Рис. 1.9. Схема хвостовой части расчетной совмещенной диаграммы с газотурбинным наддувом

Рис. 1. 9. Схема хвостовой части расчетной совмещенной диаграммы с газотурбинным наддувом

Рис. 1. 10. Схема хвостовой части индикаторной диаграммы четырехтактного двигателя

 

На температурный режим двигателя кроме понижения темпера­туры поступающего воздуха оказывает влияние продувка камеры сгорания и цилиндра. У двухтактных двигателей повышается коэф­фициент продувки, а у четырехтактных — продувка камеры сгора­ния происходит за счет увеличения фазы перекрытия φ _пер клапанов, которая достигает 90—150° ПКВ. При этом добавочное воздушное охлаждение понижает температуру поршня и других деталей. Кроме того, улучшается очистка, камеры сгорания от остаточных газов, что способствует увеличению коэффициента наполнения рабочего цилиндра.

Рассмотрим рабочий процесс двигателя с наддувом на совмещен­ной диаграмме (рис. 1. 9), на которой представлена совместная работа поршневого двигателя, газовой турбины, компрессора и охладителя наддувочного воздуха в координатных осях pV.

Точка 1 соответствует началу поступления воздуха в компрес­сор К из атмосферы (машинного отделения) с начальными пара­метрами р₀ и Т_о, расчетное значение которых составляет 0, 1013 МПа и 293 К.

В зависимости от степени наддува воздух из компрессора выходит с параметрами p_к = 0, 14 - 0, 22 МПа и T_к = 340 - 415 К в двухтакт­ных двигателях и р_к = 0, 13 - 0, 30 МПа и T_к = 325 - 370 К - в че­тырехтактных. Давление наддувочного воздуха р_к = 0, 13 МПа, как правило, является граничным. При меньшем р_к воздух направляется непосредственно в ресивер двигателя, что соответствует точке 2 диаграммы. При большем p_к воздух охлаждается в водяном холо­дильнике X, где его давление снижается на величину Δ p_к = р_к - p'_к Это снижение составляет 0, 002 - 0, 004 МПа. Участок 2 - 3 диаграммы соответствует отводу теплоты с охлаждающей водой из охладителя, а точка 3 - параметрам заряда в начале сжатия в рабо­чем цилиндре.

На участке 7 - 8 - 9 (участок 4—5—6 принадлежит верхней части диаграммы, которая на рисунке отсутствует) диаграммы происходит подвод газов к турбине Т через систему выпускного тракта. Пара­метры газа перед турбиной соответствуют точке 9 и характеризуются значениями р_т = 0, 12 - 0, 28 МПа, Т_т = 565 - 750 К. На участке, диаграммы 7 - 8 происходит отдача теплоты Q₂^’’ газами, а на уча­стке 8 - 9 происходит подвод теплоты Q" '₁, причем в теоретических расчетах для упрощения принимается Q₂^’’= Q" '₁.

На участке 9 – 10 - 1 происходит расширение газа в турбине и отвод его из турбины при параметрах р₀ = 0, 104 - 0, 107 МПа и T_о = 490 - 620 К. На участке 10 - 1 отводится теплота Q" '₂от турбины с отработавшими газами в выпускной трубопровод.

На рис. 1. 10 изображена схема хвостовой части индикаторной диаграммы четырехтактного дизеля с наддувом. Процесс выпуска газов из цилиндра начинается с момента открытия выпускных клапанов, что на диаграмме соответствует точке 1. Энергию, за­ключенную в выпускных газах, можно разделить на две части: Е₁и E₂.

Энергия Е₁соответствует энергии расширения газов от давления в точке 1 до давления перед турбиной р_т и представляется на диа­грамме площадью 1 - 2 - 6 - 1. Ее называют энергией импульса, так как она может быть использована только при организации импульсной системы газотурбинного наддува.

Энергия Е₂ соответствует энергии расширения газов в турбине от давления p_т до давления р₀и представляется на диаграмме площадью 5 - 2 - 3 - 4 - 5. Эта часть энергии характеризуется относи­тельным постоянством давления (р_т = const), температуры и ско­рости газа перед турбиной в течение всего периода выпуска. Энергия E₂ используется в системах с постоянным наддувом.

Часть кинетической энергии выпускных газов при снижении ско­рости в коллекторе превращается в теплоту, в результате чего уве­личиваются температура и удельный объем газов в коллекторе. Отрезок диаграммы 2—2' показывает это увеличение объема газов на величину Δ V, вследствие повышения их температуры. Следует, отметить, что с повышением давления наддува эффект от использо­вания энергии Е₁уменьшается и при достижении р_k > 0, 2 МПа этот эффект сводится всего к 10 - 13 %.

 

 

2. Разработка схемы экспериментального стенда

Разработка схемы стенда для исследования системы

газотурбинного наддува.

 

Схема лабораторного стенда приведена в графической части работы.

Опытная установка состоит из следующих элементов:

1- Индикаторный диск

2- Газотурбокомпрессор (ГТК)

2. 1 - Компрессор

2. 2 - Газовая турбина

3 - ротаметр

4 - пылесос (синий)

5 - пылесос (зеленый)

6 - шаровый кран

7 - шаровый 2-х ходовой кран

8, 9 - заслонка

    Индикаторный диск изготовлен из пластмассы, на нем нанесена черная полоса, которая нужна для определения частоты вращения вала ГТК с помощью стробоскопа.

    Блок газотурбокомпрессора включает в себя газовую турбину и компрессор, рабочие колёса которых расположены на одном валу. Поток воздуха поступает по трубопроводу в направляющий аппарат, его схема приведена в графической части работы. Схема стенда предусматривает возможность подачи воздуха в канал с прямо направленными лопатками, в канал с противоположно направленными лопатками и в оба канала одновременно.

    С помощью ротаметра измеряется расход воздуха синего и зеленого пылесоса. Для этого служат шаровые краны.

    Выхлопные газы дизеля имитируются пылесосами «Чайка-3», на входе которых установлены заслонки, с помощью которых регулируется расход воздуха.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: