Типы турбин в агрегатах наддува

В агрегате наддува турбина служит для привода компрессора, подающего воздух в двигатель. Термодинамические процессы в турбине позволяют реализовать большие расходы рабочего тела при сравнительно небольших размерах проходных сечений проточной части решёток турбины.

В турбокомпрессорах для наддува поршневых двигателей применяют турбины: осевые (рис. 7.1а), центростремительные (радиально- осевые) (рис. 7.1б) и диагональные (рис. 7.1в). Основными элементами турбин являются: газоподводящее устройство (ГПУ); сопловой аппарат (СА); рабочее колесо (РК); газоотводящее устройство (ГОУ).

а)	б)	в)
Рис. 7.1. Типы турбин в турбокомпрессорах

Общая конфигурация турбокомпрессора с диагональной турбиной мало отличается от турбокомпрессора с радиально-осевой турбиной. Основное различие имеет место в конструкции рабочего колеса. Наружный диаметр РК турбины на входе имеет переменный характер, так как лопатки выполнены наклонными. В результате поток газа входит на рабочее колесо под углом к оси вращения ротора. Такая конструкция позволяет уменьшить диаметр РК, а следовательно, и массу турбокомпрессора (на 20 – 25%). Главным недостатком турбокомпрессора считается сложность осуществления парциального подвода газа к рабочему колесу (двухзаходные турбины).

Область применения осевых и радиально-осевых турбин оценивают с помощью коэффициента быстроходности ,

где - частота вращения ротора турбокомпрессора, с; - объемный расход газа, м/с; - адиабатный теплоперепад в турбине (удельная работа расширения газа), Дж/кг.

При = 0,09 … 0,15 – применяют осевые, а при = 0,06 … 0,12 – радиально-осевые турбины. Однако этот коэффициент не позволяет осуществить четкое разграничение, так как существует общая зона = 0,09 … 0,12. Осевые турбины обычно применяют при диаметре рабочего колеса больше 180 мм, а радиально-осевые до 230 мм.

В агрегатах наддува для двигателей относительно малой мощности при низких расходах газа радиально-осевая турбина, по сравнению с осевой, имеет следующие преимущества:

• более высокий КПД, так как меньше потери при малых расходах газа за счет меньших концевых потерь и утечек через радиальные зазоры;

• простота изготовления рабочего колеса и удобство компоновки в одном агрегате с центробежным компрессором;

• больше возможностей для осуществления регулирования наддува.

К недостаткам следует отнести:

• повышенная чувствительность к попаданию посторонних частиц;

• большой момент инерции ротора;

• возможное на отдельных режимах неустойчивое течение газа в РК, ведущее к повышению вибрационных напряжений в рабочих лопатках.

Дата добавления: 2014-10-17