Основные сведения о системе газотурбинного наддува

          C₂^’=Ö  105²+(0,844×322)²=291 м/с 

    Относительная скорость на выходе из колеса  

          W₂^’=Ö  C_r2^’2+((1-m)×U₂)², м/с                                                   (12.61)

         

         W₂^’=Ö 105²+((1-0,844)×322)²=117 м/с 

    Диффузорность колеса 

           W_ср^’      193

         ¾¾ =  ¾¾  =1,65

           W₂^’      117 

      Полученное значение меньше 1,8. 

  Потери  напора в предкрылке (между сечениями 1-1 и 1"-1" ) 

                W_ср^’2

         L_r1=e₁× ¾¾ , Дж/кг                                                                (12.62)

                 2

    Принимаем  e₁=0,12.

     

                    193²

         L_r1=0,12× ¾¾¾ =2235 Дж/кг

                      2 

    Потери  потока в радиальной звезде  

                C_r2^’2

         L_r2=e× ¾¾ , Дж/кг                                                                 (12.63)

                  2

    Принимаем  e =0,12. 

         118,4²

         L_r2=0,12× ¾¾–– =841 Дж/кг

           2 

    Потери  на работу дискового трения  

         L_rд=a_f ×U₂², кДж/кг                                                                (12.64) 

         L_rд=0,03×322²=3307 кДж/кг 
 

    Внутренний  напор колеса  

         L₁=(m+a_f)×U₂², кДж/кг                                                           (12.65) 

         L₁=(0,844+0,03)×322²=90620 Дж/кг 

    Температура торможения за колесом  

                   L₁+0,5×L_rд

         T₂^*=T_o+ ¾¾¾¾¾ , К                                                         (12.66)

                   R_в×k/(k-1) 

                     90620 +0,5×3307

         T₂^*=293+ ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =384 К

                      287×1,4/(1,4-1) 

    Температура за колесом  

                        C₂²

         T₂^’=T₂^*- ¾¾¾¾¾¾ , К                                                     (12.67)

                   2×R_в×k/(k-1) 

                           291²

         T₂^’=384 - ¾¾¾¾¾¾¾ =342 К

                      2×287×1,4/(1,4-1) 

    Показатель  процесса сжатия в колесе  

          m₂        k        L_r1+L_r2+0,5×L_rд

         ¾¾ = ¾¾ - ¾¾¾¾¾¾¾                                             (12.68)

         m₂-1      k-1         R_в×(T₂^’-T₁) 

          m₂       1,4           2235 +841 +0,5×3307

         ¾¾ =  ¾¾  -  ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =3,2

         m₂-1     1,4-1            287×(342-287) 

    Давление  за колесом 

         P₂^’=P₁×(T₂^’/T₁)^m2/(m2-1), МПа                                                   (12.69) 

         P₂^’=0,0887×(342/287)^3,2=0,155 МПа 
 
 

    Плотность воздуха за колесом  

             P₂^’×10⁶

         r₂^’= ¾¾¾ , кг/м³                                                                  (12.70)

             R_в×T₂^’ 

             0,155×10⁶

         r₂^’= ¾¾¾¾ =1,583 кг/м³

             287×342 

    Высота  лопаток на выходе из колеса  

                      G_в

         l₂^’= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ , м                                                (12.71)

             r₂^’×C_r2^’×(p×D₂-Z_k×d₀) 

                            0,196

         l₂^’= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =0,0047 м

             1,583×105,2×(3,14×0,085-14×1,2×10^-3) 

    Определение относительной высоты лопаток 

            l₂^’=l₂^’/D₂,                                                                               (12.72) 

          l₂^’=0,0047/0,085=0,055 

    Полученное  значение относительной высоты удовлетворяет  неравенству 0,04<l₂^’<0,07. 
 

    Определение числа Маха на выходе из колеса 

                   С₂^’

         M_С2’= ¾¾¾¾ ,                                                                    (12.73)

                 20,1×Ö T₂^’ 

                   291

         M_С2’= ¾¾¾¾¾ =0,78

                20,1×Ö 342

 

               12.4 Расчет диффузора 

    Из  рабочего колеса поток сжатого воздуха  с высокой кинетической энергией поступает в диффузор, в котором скорость газа уменьшается вследствие увеличения площади проходного сечения, а часть кинетической энергии потока преобразуется в потенциальную энергию давления. В центробежных компрессорах, применяемых для наддува дизелей, используются безлопаточные (щелевые) и лопаточные диффузоры. Щелевой диффузор представляет собой кольцевую щель с параллельными  (как правило) стенками. У лопаточного диффузора в кольцевую щель встроены специально спрофилированные лопатки, образующие расширяющиеся  каналы. Лопаточному диффузору всегда предшествует укороченный безлопаточный. Последний способствует некоторому выравниванию потока, весьма неравномерного на выходе из рабочего колеса, и позволяет избежать возникновения ударных импульсов, которые могли бы воздействовать на рабочее колесо при слишком близком расположении лопаток диффузора.

    Целесообразность  установки щелевого или лопаточного диффузора в основном зависит от двух факторов: значения угла потока  a₂ за рабочим колесом и условий работы компрессора. Чем меньше угол a₂ , тем более пологой будет траектория частиц воздуха в щелевом диффузоре, а, следовательно, длиннее путь, проходимый в нем воздухом. Это увеличивает потери на трение. Уменьшить их можно, применяя лопаточный диффузор, в котором длина траектории частиц сокращается. Обычно лопаточный диффузор  применяют при a₂ 20^°.

     

                                                     Рис. 12.4 Диффузор 

    Безлопаточный диффузор 

    Ширина  безлопаточного диффузора на входе 

         l₂=l₂^’+DS, м                                                                             (12.74)

где DS – зазор между корпусом и торцами лопаток, м.

    Принимаем  DS=0,0003 м. 

         l₂=0,0047+0,0003=0,005 м 

    Ширина  на выходе  

         l₃=l₂×(l₃/l₂), м                                                                           (12.75) 

    Принимаем l₃/l₂=0,9. 

         l₃=0,005×0,9=0,0045 м 

    Расходная составляющая скорости на входе в безлопаточный диффузор

                   G_в

         C_r2= ¾¾¾¾¾ , м/с                                                            (12.76)

               p×D₂×l₂×r₂ 

где r₂ – плотность воздуха на входе в диффузор, кг/м³.