Постоянное давление газов перед турбиной

Выпускные коллекторы

В выпускных коллекторах без их специального подбора возможно появление хаотических волн давления, что приводит к неравномерности работы турбины и снижению КПД всего ТК

Таблица 6.1.

Основные параметры	Типоразмеры
	ТКР-7	ТКР-11	ТКР-18	ТКР-30	ТКР-64
Максимальная степень повышения давления	1,9	2,5	3,5	2,5
Максимальная производительность компрессора, кг/с: Пк=1,5 Пк=2,5 Пк=3,5	0,135 0,118 -	0,42 0,64 -	0,85 1,3 1,45	2,3 3,7 4,3	10,8 -
Максимальная температура газов перед турбиной
К. п. д. компрессора (не менее) с диффузором лопаточным безлопаточным	0,68	- 0,7	0,76 0,72	0,78 0,74	0,80 0,76
К. п. д. турбины	0,7	0,74	0,76	0,80

Поэтому принято проектировать коллектора для организации следующих принципов наддува:

· постоянного давления;

· с сохранением импульсов;

· с применением преобразователей импульсов.

Первая успешно применённая на практике система турбонаддува имела общий выпускной коллектор, т. е. являлась системой постоянного давления газов перед турбиной. Газовая турбина в этом случае работает при постоянном давлении газов перед ней. Большой объём коллектора не позволяет использовать импульс давления газов в период открытия выпускного клапана, энергия этого импульса теряется. На рис. 6.5. показана индикаторная диаграмма процессов газообмена дизеля с наддувом при постоянном давлении газов перед турбиной.

Рис.6.5. Индикаторная диаграмма процесса газообмена двигателя с наддувом при постоянном давлении.

На диаграмме видна существенная потеря энергии газов (падение давления) при выпуске в коллектор большого объёма, в котором имеется постоянное давление р_р. Дополнительная энергия продувки цилиндра (продувка) получается, благодаря превышению давления продувки – наддува р_к над давлением перед турбиной р_р.

Система наддува при постоянном давлении имеет ряд существенных недостатков, которые ограничивают возможные области её применения. Так, при резком снижении нагрузки, когда происходит снижение показателя р_к/р_р (рис. 6.6) снижается работа, идущая на турбину, уменьшается работа, затрачиваемая на продувку, а следовательно ухудшается качество очистки – наполнения цилиндра, двигатель резко теряет экономичность. Кроме того, турбокомпрессор при таком наддуве обладает повышенной инерционностью, медленно разгоняется, что ухудшает динамические качества двигателя (ухудшение протекания неустановившихся режимов разгонов, набросов нагрузки и т. д.).

Рис. 6.6. Изменение относительной работы продувки (L_пр/L_i), относительной работы, развиваемой турбиной (L_т /L_i) и относительной работы адиабатного сжатия в двигателе (L_c/L_i) в зависимости от отношения давления продувки к давлению перед турбиной (р_к/р_р).

Другой недостаток заключается в трудности обеспечения хорошей продувки при частичных нагрузках и в необходимости повышать температуру выпускных газов для работы ТК. Необходимость иметь единый коллектор большого объёма на двигателях с малым числом цилиндров приводит к возможности обратного заброса газов в цилиндры. Как для двухтактных, так и для четырёхтактных двигателей возникают проблемы запуска двигателя.

Достоинства системы наддува с постоянным давлением газов перед турбиной проявляются, если двигатель работает желательно с постоянными и полными или близкими к полным нагрузками. В конечном итоге, если удаётся поддерживать высокое отношение р_к/р_р, то система наддува имеет оптимальную эффективность, турбина работает с максимальным КПД. Достоинством такой системы является также относительная свобода в выборе места установки ТК на двигателе, т. к. нет необходимости в поиске оптимального расположения его для сохранения импульсов энергии от волн давления газов. Наиболее предпочтительно применение таких систем в крупных стационарных установках.

Дата добавления: 2014-12-26