Основные сведения о системе газотурбинного наддува

                  100%

         e=DP_k × ¾¾¾ ,                                                                     (12.98)

                   P_k^’ 

         100%

         e=0,001× ¾¾¾ =0,5 %

               0,201 

    Внутренняя  мощность, потребляемая ступенью компрессора 

         N₁=N_k=G_в×L₁, кВт                                                                  (12.99) 

    где L₁-внутренний напор колеса. 

         N₁=N_k=0,196×90,62 =17,76 кВт  

    Частота вращения ротора компрессора  

                   U₂

         n_k=60× ¾¾¾ , мин^-1                                                          (12.100)

                  p×D₂ 

                   322

         n_k=60× ¾¾¾¾ =72350 мин^-1

                3,14×0,085 

 

     12.7 Расчет радиальной центростремительной турбины 

      Основные характеристики турбины  

    Фактический расход газа через турбину с учетом утечек газа и воздуха через неплотности  

         G_r^’=G_r×h_ут, кг/с                                                                    (12.101) 

где h_ут – коэффициент утечек.

    Принимаем h_ут=0,98. 

         G_r^’=0,203×0,98=0,199 кг/с 

    КПД турбины с учетом механических потерь турбокомпрессора в целом определяется по ГОСТ 9658-81 для турбокомпрессора выбранного по диаметру рабочего колеса компрессора h_т=0,72.  

    Необходимая адиабатическая работа расширения газа в турбине отнесенная к 1 кг газа  

                L_к.     G_в

         L_ад.т.= ¾¾ × ¾¾ , Дж/кг                                                   (12.102)

                h_т.     G_r^’ 

    Принимаем L_к=L₁;  

                  90620          0,196

         L_ад.т.=  ¾¾¾  × ¾––––¾¾ =123964 Дж/кг

                 0,72_.             0,199 

    Давление  газов перед турбиной

                        P₄

         P_т= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ , МПа                                        (12.103)

                   k_г-1   L_ад.т.

             (1- ¾¾ × ¾¾ )^kг/(kг-1)

                   k_г    R_г×T_г 

                        0,104

         P_т= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =0,183 МПа

                  1,34-1    123964

             (1- ¾¾¾ × ¾¾¾¾)^{1,34/(1,34-1)}

                               1,34     289×810

      12.8 Расчет соплового аппарата турбины  

    Выбор степени реактивности турбины  

         r=0,45...0,55                                                                        (12.104) 

    Принимаем r =0,5. 

    Выбор угла выхода газового потока из соплового  аппарата  

         a₁=15...30°                                                                            (12.105) 

    Принимаем a₁=20°. 

    Адиабатная  работа расширения газа в сопловом аппарате  

         L_c=(1-r)×L_ад.т., Дж/кг                                                           (12.106) 

         L_c=(1-0,5)×123964=61982 Дж/кг 

     Абсолютная  скорость газов на выходе из соплового аппарата  

          C₁=j_c×Ö 2×L_c+C₀², м/с                                                         (12.107) 

где j_c – коэффициент скорости учитывающий потери в сопловом аппарате;

    С₀ – средняя абсолютная скорость на входе в сопловой аппарат, м/с.

    Принимам j_c=0,94; С₀=80 м/с

    

         C₁=0,94×Ö 2×61982+80²=350 м/с

    Радиальная  составляющая абсолютной скорости перед  рабочим колесом  

         C_1r=C₁×sin a₁, м/с                                                               (12.108) 

         C_1r=350×sin 20°=120 м/с 

    Окружная  составляющая абсолютной скорости перед рабочим колесом.  

         C_1u=C₁×cos a₁, м/с                                                               (12.109) 

         C_1u=350×cos 20°=329 м/с 
 
 

    Температура потока на выходе из соплового аппарата  

                     C₁²-C₀²

         T₂=T₁- ¾¾¾¾¾¾ , К                                                   (12.110)

                  2×R_г×k_г/(k_г-1) 

                        350²-80²

         T₂=810 - ¾¾¾¾¾¾¾¾ =760 К

                  2×289×1,34/(1,34-1) 

    Число Маха на выходе из соплового аппарата  

                   C₁

         M_a1= ¾¾¾¾ ,                                                                (12.111)

                Ök_г×R_г×T_г 

                     350

         M_a1= ¾¾¾¾¾¾¾ =0,625

                   1,34×289×810 

    Окружная  скорость рабочего колеса на входе  

         U₁=C_1u+(10…50), м/с                                                         (12.112) 

         U₁=329+11=340 м/с

    Угол  между векторами относительной  скорости и окружной составляющей абсолютной скорости С_1u  

         b₁=90°+arctg((U₁-C_1u)/C_1r), °                                              (12.113) 

         b₁=90°+arctg((340-329)/120)=95,24° 

    Диаметр рабочего колеса турбины  

                   U₁

         D₃=60 × ¾¾ , м                                                                 (12.114)

                  p×n_т 

где n_т - частота вращения вала турбины, мин^-12. 

                      340

         D₃=60 × ¾¾¾¾¾ =0,09 м

                  3,14×72350

    Потери  энергии в сопловом аппарате 

                  1           C₁²

         DL_c= ( ¾  – 1) × ¾ , Дж/кг                                                 (12.115)

                            j_с²          2 

                  1             350²

         DL_c=(¾¾¾ -1) × ¾¾ =8069 Дж/кг

                 0,94²             2 

    Температура заторможенного потока на выходе из соплового  аппарата  

                        C₁²

         T₂^*=T₂+ ¾¾¾¾¾¾ , К                                                  (12.116)

                  2×R_г×k_г/(k_г-1)