Характеристики турбин малоразмерного турбокомпрессора с плоскими непрофилированными пластинами в кольцевом канале

• Автор: Чернов, Константин Викторович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: г. Набережные Челны
• Количество страниц: 98 с. : ил.

Оглавление.

Список сокращений "

Список условных обозначений

Введение

Г лава 1. Обзор литературы по тематике

исследования. Анализ состояния вопроса.

1.1. Конструктивные особенности агрегатов наддува авто- ^ ^

тракторных дизелей.

1.2 Анализ рабочего процесса и методы расчета радиально-осевой турбины

1.3. Экспериментальное исследование характеристик малоразмерных радиально-осевых турбин.
1.4. Постановка задач на исследование. 31 Глава 2. Теоретическое исследование особенностей течения газа
в турбине с пластинами, установленными в кольцевом участке.
2.1. Влияние геометрии кольцевого участка ступени РОТ на ее эффективный КПД.
2.2. Методика расчета радиально-осевой турбины.
Г лава 3. Опытное исследование турбины малоразмерного ТКР
3.1. Опытный стенд и объекты исследования.
3.1.1. Опытный стенд.
3.1.2. Объекты исследования
3.2. Методика проведения экспериментов. Оценка погрешности измерений.
Глава 4. Результаты опытного исследования турбины
при установке плоских пластин»® кольцевом участке.
4.1. Результаты визуализации и траверсирования газового
потока в корпусе малоразмерной радиально-осевой турбины.
4.2. Влияние температурного фактора на характеристики турбины.
4.3. Влияние установки пластин на характеристики турбины.
Выводы

Список использованной литературы Приложение

Список сокращений.
ТКР - турбокомпрессор с радиально-осевой турбиной и центробежным компрессором.
ЛСА - лопаточный сопловой аппарат.
КПД - коэффициент полезного действия.
РОТ - радиально-осевая турбина.
МРОТ - малоразмерная радиально-осевая турбина.
БНА - безлопаточный направляющий аппарат турбины, состоящий из входного участка, спиральной камеры и кольцевого участка.
ДВС - двигатель внутреннего сгорания.
КДВС - комбинированный двигатель внутреннего сгорания, включающий поршневую часть (сам ДВС) и турбокомпрессор.
Список условных обозначений
4^ - геометрический параметр турбины, равный отношению площади
сечения на выходе из входного патрубка - входе в спиральную камеру к радиусу его центра тяжести в дюймах.
В0 - барометрическое давление, МПа.
б - массовый расход, .
Я - теплоперепад, ^ж/кг ■
I - работа, Дж/кг .
М - крутящий момент, Н■ м.
N - мощность, Вт.
Р - давление газа, н/ г.

Т - температура газа, К.
Л - газовая постоянная, ^ж—.

Уь - рабочий объем двигателя, л.
Ъ - ширина соплового аппарата (кольцевого участка), м. с - абсолютная скорость потока газа, *ус.
g - удельный расход топлива двигателем, г/к^т.ч -
к - показатель адиабаты газа. п - частота вращения вала, с1.
г0 - средний радиус сечения на выходе из входного участка - на входе в спиральную камеру, а также радиус на входе в кольцевой участок, м.
/ - шаг решетки, м. и - окружная скорость, ^.
а - коэффициент избытка воздуха двигателя, угол течения потока в абсолютном движении.
Хал = и,/п ~ безразмерный параметр.
/ Сад
г) - КПД, коэффициент наполнения двигателя.
Л - приведенная скорость. у - кинематическая вязкость, .
к - степень повышения давления воздуха в компрессоре, степень понижения давления газа в турбине.
р - степень реактивности турбины, плотность газа, кг/ 3.

тов - тактность работы двигателя.
4 - коэффициент гидравлического сопротивления участка.
<р - скоростной коэффициент сопла.
(у - скоростной коэффициент рабочего колеса.
Индексы:
* - заторможенный поток.
вх - вход во входной участок турбины.

диапазоне (от 3 до 12 градусов). Расчетный же угол, согласно уравнению (2.4), для данной турбины должен составлять 15,6° [63].
где Ь - высота кольцевого участка; А0 - площадь сечения на выходе из входного участка - на входе в спиральную камеру; г0 - радиус центра этого сечения.
Т.о. важной задачей при создании и модернизации турбин, является снижение неравномерности потока перед рабочим колесом как по окружности, так и по высоте кольцевого канала.
2.2. Методика расчета радиально-осевой турбины.
В качестве исходных данных при расчете радиально-осевой турбины принимаются параметры на входе во впускной участок (/£ - давление перед турбиной и Т1 - температура перед турбиной). Как уже отмечалось, для сопоставления результатов испытаний, характеристики компрессорной ступени представляются в приведенных к нормальным атмосферным условиям параметрах, определенных согласно ГОСТ 10033-68 «Турбокомпрессоры для наддува дизелей и газовых двигателей». Согласно данному ГОСТу нормальными условиями являются: давление^ 760 мм рт. ст., температура 20 °С. Настоящая методика, применяемая в ОАО КАМАЗ, придерживается рекомендаций данного ГОСТа, т.к. иного нормирующего документа для автотракторного турбоком-прессоростроения не существует, хотя в других отраслях техники пользуются несколько иными значениями этих параметров.
Описание испытательного стенда, средств измерения, измеряемые параметры, а также методика проведения газодинамических испытаний приведены в главе 2 настоящей диссертации.
2.2.1. Расчет компрессорной ступени.
Приведенный расход воздуха определяется по формуле: