Расчет компрессора и турбины автотракторного ДВС

                                           _(2.3)

где T_p – температура газа в выпускном патрубке; m=1,43 – показатель политропы расширения в процессе выпуска.

       Противодавление за турбиной p₂=(1,02÷1,05)p₀ МПа. В расчетах принимаем p₂=1,03p₀=1,03·0,1=0,103 МПа.

       Показатель  изоэнтропы k_т выпускных газов рассчитывают по температуре газа, составу топлива и коэффициенту избытка воздуха. Для четырехтактных двигателей  k_т=1,33÷1,35. В расчетах принимаем k_т=1,34.

       Молекулярная  масса газа перед турбиной находится  с учетом параметров, определенных в тепловом расчете дизеля:

                                            _(2.4)

       Газовая постоянная выпускных газов:

                                                                                   (2.5)

       В соответствии с определенным ранее типом турбокомпрессора (ТКР-11) принимаем для расчета изобарную радиальную турбину с КПД η_т=0,76.

       Давление  газа перед турбиной:

       

                            (2.6)

       Отношение p_к/p_т=0,176/0,156=1,13. Для четырехтактных двигателей p_к/p_т=1,1÷1,2.

       Расчет  направляющего аппарата (сопла). Полная адиабатная работа расширения газа в турбине:

        _(2.7)

       _{Адиабатная работа расширения в направляющем аппарате:}

                                                                          _(2.8)

_{где ρт=0,5 – степень реактивности.}

       _{Абсолютная  скорость газа перед  рабочим колесом:}

        _(2.9)

_{где φс =0,94 – коэффициент скорости.}

       _{Температура газа за направляющим аппаратом:}

           _(2.10)

        _{Число Маха:}

                                  _(2.11)

_{то  есть поток газа дозвуковой и сопло надо выполнять  суживающимся.}

       _{Радиальная  и окружная составляющие абсолютной скорости газа перед рабочим колесом /1, с.419/:}

                                                                                                                           _(2.12) 

_{где α1=25⁰ – угол выхода потока из направляющего аппарата.}

       _{Угол  входа потока на лопатки  рабочего колеса:}

           _(2.13)

_{где u1= 276 м/с – окружная скорость на наружном диаметре колеса.}

       _{С целью повышения  КПД турбины принимаем  u1>c1u.}

       _{Условная  адиабатическая скорость истечения газа:}

        _(2.14)

       _{Параметры быстроходности турбины:}

        _(2.15)

_{лежит в диапазоне 0,65÷0,70.}

       _{Относительная скорость потока перед  колесом:}

                                                  _(2.16)

       _{Наружный  диаметр рабочего колеса:}

         _(2.17)

       _{Необходимо  иметь в виду, что  nт=nк.}

        _{Потери энергии  в направляющем аппарате:}

       _(2.18)

       _{Входной диаметр направляющего  аппарата:}

        _(2.19)

       _{Показатель  политропы расширения в направляющем аппарате:}

       

                                                                                                                _(2.20)

        _{Давление газа на выходе из направляющего  аппарата:}

             _(2.21) 

       _{Плотность газового потока:}

                                 (2.22)

        Ширина лопаток направляющего  аппарата:

       (2.23) 

       Расчет  рабочего колеса. Адиабатная работа расширения газа в колесе турбины:

            (2.24) 
 

Таблица 5.1 – Данные расчета конструктивных параметров рабочего колеса

 

        Относительная скорость газа на выходе из рабочего колеса:

                   (2.25)

где ψ=0,845 – коэффициент скорости;                                                  -    относительный среднеквадратичный диаметр колеса на выходе.

        Окружная скорость на диаметре D_2cp:

       (2.26)

        Считая выход потока газа осевым (с₂=с_2а), из треугольника скоростей /1, с.419/ находим величину абсолютной скорости на выходе из колеса:

        (2.27)

        Температура газа на выходе из колеса:

       

      (2.28)

где α_f=0,08 – коэффициент дисковых потерь.

        Адиабатный КПД турбины без учета потерь с выходной скоростью:

       (2.29)

        Адиабатный КПД турбины с учетом потерь с выходной скоростью:

       (2.30)

       Общий КПД турбины:

                                            (2.31)

где                 – механический КПД компрессора.

       КПД турбокомпрессора:

                                      (2.32)

        Мощность, развиваемая турбиной:

                                                          (2.33)

соответствует мощности, потребляемой компрессором (N_т=N_к).