Основные сведения о системе газотурбинного наддува

    Принимаем r₂ » r'_2. 

                         0,196

         C_r2= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =93 м/с

               3,14×0,085×0,005×1,583 

    Абсолютная  скорость на входе в диффузор  

         C₂=Ö  C_r2²+(m×U₂)², м/с                                                            (12.77) 

         C₂=Ö  93²+(0,844×322)²=287 м/с 

    Направление абсолютной скорости на входе в диффузор 

         a₂=arcsin(C_r2/C₂), °                                                                 (12.78) 

         a₂=arcsin(93 /287)=18,9° 

    Направление скорости на выходе из безлопаточного диффузора 

         a₃=arctg(tg(a₂)/(l₃/l₂)), °                                                         (12.79) 

         a₃=arctg(tg(18,9)/0,9)=20,8°

      Диаметр на выходе из безлопаточного  диффузора  

         D₃=(1,6…1,8)×D₂, м                                                               (12.80) 

         D₃=1,8×0,085=0,153 м 

      Скорость воздуха на выходе  из безлопаточного диффузора  

         C₃=C₂×(D₂/D₃), м/с                                                                 (12.81) 

         C₃=287×(0,085/0,153)=160 м/с 

    Показатель  процесса сжатия в безлопаточном  диффузоре  

          m₃        k

         ¾¾ = ¾¾ ×h₃,                                                                      (12.82)

         m₃-1      k-1 

где h₃ – политропный КПД безлопаточного диффузора.

    Принимаем h₃=0,67. 

          m₃       1,4

         ¾¾ = ¾¾ ×0,67=2,345

         m₃-1     1,4-1 

    Температура в безлопаточном диффузоре  

    на  входе: 

         T₂=T₂^*-C₂²/2010, К                                                              (12.83) 

         T₂=384-287²/2010=343 К 

    на  выходе: 

         T₃=T₂^*-C₃²/2010, К                                                               (12.84) 

         T₃=384-160²/2010=371 К 

      Давление за безлопаточным диффузором  

         P₃=P₂×(T₃/T₂)^m3/(m3-1), МПа                                                  (12.85) 

    Принимаем Р₂»Р₂^”. 

         P₃=0,155 ×(371 /343)^2,345=0,187 МПа 

    Число Маха на выходе из безлопаточного диффузора 

                   С₃

         M_С3=  ¾¾¾¾ ,                                                                (12.86)

                 20,1×Ö  T₃ 

                   160

         M_С3= ¾¾¾¾¾ =0,41

                20,1×Ö  371 

      Плотность воздуха на выходе  из безлопаточного диффузора  

             P₃×10⁶

         r₃= ¾¾¾ , кг/м³                                                                (12.87)

              R_в×T₃ 

             0,187×10⁶

         r₃= ¾¾¾¾ =1,756 кг/м³

             287×371 

 

     12.5 Расчет улитки 

    Воздух  из диффузора поступает в улитку служащую для сбора потока и подвода  его к впускному трубопроводу. В улитке происходит дальнейшее расширение воздуха, снижение скорости потока и повышение давления, т.е. улитка выполняет ту же функцию, что и диффузор.  

    Радиус  входного сечения улитки 

                 j                          j

         R_j= ¾¾ ×l₃×tg(a₃) +     ¾¾ ×D₃×l₃×tg(a₃), м                         (12.88)

               360                       360

где j – угол захода улитки, °.

    Принимаем j=360°.

    

        360                                       360

R_j= ¾¾ 0,0045×tg(20,8°)  +   ¾¾ 0,153×0,0045×tg(20,8°)=0,018 м

         360                                      360 

    Радиус  поперечного сечения выходного  диффузора 

         R_k=R_j+tg(g/2)×l_вых, м                                                              (12.89) 

где g – угол расширения выходного диффузора, °;

    l_вых - длина выходного диффузора, м.

    Принимаем g =10°. 

         l_вых =(3…6)×R_j, м                                                                   (12.90) 

         l_вых =6×0,018=0,107 м 

         R_k=0,018+tg(10°/2)×0,107=0,027 м 

КПД улитки выбирается из диапазона h₅=0,3…0,65

         Принимаем h₅=0,65

 

Показатель степени  в уравнении политропного сжатия в улитке 

          m₅        k

         ¾¾ = ¾¾ ×h₅,                                                                      (12.91)

         m₅-1      k-1

               

 

          m₅       1,4

         ¾¾ = ¾¾ ×0,65=2,275

         m₅-1     1,4-1 

    Скорость  на выходе из улитки 

                  G_в

         C_k= ¾¾¾¾ , м/с                                                                (12.92)

             p×R_k²×r_k^’ 

где r'_к – плотность воздуха на выходе из компрессора, кг/м³.

    Принимаем  r'_к=r₄. 

                   0,196

         C_k= ¾¾¾¾¾¾¾¾ =48 м/с

              3,14×0,027²×1,756 

    Температура на выходе из улитки 

         T_k=T_k^*-C_k²/2010, К                                                                 (12.93)

    Принимаем T_к^*=T₂^*.  

         T_k=384-48,7²/2010=383 К 

    Давление  на выходе из улитки  

         P_k^’=P₄×(T_k /T₄)^m5/(m5-1), МПа                                                 (12.94) 

         P_k^’=0,187×(383/371)^2,275=0,201 МПа 

    12.6 Анализ основных параметров ступени компрессора по результатам

      расчета 
 

    Погрешность давления наддува

    Конечное  давление после компрессора P'_k необходимо сравнить с давлением P_k указанным в задании и определить DP_k, а так же погрешность расчета e. 

         DP_k=P'_k-P_k, МПа                                                                    (12.97) 

         DP_k=0,201-0,2=0,001 МПа