Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Другое / Конспекты / Лекция на тему "Использование энергии выпускных газов для наддува"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Другое

Лекция на тему "Использование энергии выпускных газов для наддува"

библиотека
материалов

Использование энергии выпускных газов для наддува

При анализе термодинамического цикла отмечалась возможность повышения его эффективности (увеличения удельной работы цикла) вследствие продолженного расширения рабочего тела в лопаточных машинах. В действительном цикле идея продолженного расширения реализуется путем использования энергии выпускных газов в газотурбокомпрессорах, применяемых для наддува двигателя.

Полная располагаемая энергия выпускных газов Е складывается (рис. 12.1, а, б) из энергии расширения газов:

от давления в цилиндре римп до давления в коллекторе перед турбиной рТсоставляющая Е1

от давления в коллекторе перед турбиной рт до давления атмосферного воздуха рт0составляющая Е2

Составляющая Е1 носит импульсный (пульсирующий) характер и представляет собой пики изменения давления, температуры и скорости газа, возникающие в выпускной системе, перед турбиной в процессе свободного выпуска газов из цилиндра.

Составляющая Е2 имеет более постоянный характер и представляет собой энергию, характеризующуюся относительным постоянством давления pТ = const, температуры; и скорости газов перед турбиной на участке между импульсами (см. рис. 12.1, б) или в течение всего периода выпуска (рис. 12.1, в, г).наддув 001

В газовой турбине могут быть использованы обе составляющие энергии газов, однако степень использования импульсной составляющей зависит от способа подвода газов к турбине, в зависимости от которого газотурбинный наддув подразделяют на импульсный и постоянный.

Импульсный газотурбинный наддув происходит при переменном давлении газов перед турбиной. При импульсном наддуве (см.рис. 12.1, а, б) нужно максимально использовать (импульсную составляющую энергии газов E1. С этой целью:

  1. увеличивают предварение открытия выпускных органов, чтобы отбирать газ из цилиндров при более высоких температурах.

  2. во избежание расширения газов в выпускной системе их подводят к тазовой турбине по коротким патрубкам 2 малого сечения и по возможности турбину 3 приближают к цилиндрам,

  3. чтобы импульсы отдельных цилиндров не накладывались один на другой и не мешали продувке в соседних цилиндрах, выпускную систему двигателя разделяют на несколько самостоятельных трубопроводов, подводящих газ к одной или нескольким турбинам;

  4. к каждой турбине для получения максимального КПД подключают не более трех цилиндров, выпуски которых в соответствии с порядком работы максимально разносят один от другого.

В результате такой организации выпуска в импульсных газовых турбинах двухтактных МОД удалось достигнуть использования 35-45% энергии импульса Е1. В четырехтактном двигателе установка нескольких турбин по экономическим соображениям нецелесообразна, поэтому объемы выпускных трактов относительно велики, что снижает давление импульса и соответственно долю используемой энергии; в четырехтактном среднеоборотном двигателе она составляет (0,2—0,3).

Преимущества импульсной системы наддува:

  1. более полное использование энергии газов, что облегчает задачу балансирования мощностей турбины 3 и компрессора 4 (см. рис. 12.1, а, д);

  2. лучшее снабжение двигателя воздухом при пуске и на режимах малых частот вращения и нагрузок, в связи с чем в двухтактном двигателе с прямоточной схемой газообмена исключается необходимость в использовании дополнительных нагнетателей с независимым приводом

  3. быстрое реагирование турбокомпрессора на изменение режима работы двигателя, что обеспечивает его хорошую приемистость;

  4. лучшая продувка цилиндров благодаря более низкому давлению в выпускных патрубках в период продувки.

Недостатки импульсной системы наддува;

сложность выпускного, тракта;

необходимость установки на больших двигателях нескольких турбин, максимально приближенных к питающим их цилиндрам, поскольку подключение к одной турбине более трех цилиндров и увеличение объема и длины подводящих выпускных патрубков существенно снижают эффективность использования импульсной составляющей энергии газов;

более низкий КПД турбины (по сравнению с турбиной на постоянном давлении ηтп) вследствие непостоянства давления и скорости газов на входе в турбину, перетекания газов из-за наличия раздельного соплового аппарата, больших потерь на вентиляцию и пр.

Сростом давления наддува рк и ре доля импульсной составляющей Е± в общей энергии сокращается, поэтому, учитывая отмеченные недостатки, область использования импульсной системы ограничивается значениями рк = 0,13 - 0,18 МПа.

Постоянный газотурбинный наддув происходит при постоянном давлении газов перед турбиной (см. рис. 12.1, в, ё). Продукты сгорания из всех цилиндров 1 направляются в один общий выпускной коллектор 7, в котором из-за его большого объема давление газа, несмотря на цикличность поступления, выравнивается и поддерживается на постоянном уровне рТ (см. рис. 12.1, г), определяемом количеством поступающего газа, его параметрами и пропускной способностью турбины. Из коллектора газ поступает в одну или две турбины 3 (5 —воздухоохладитель, 6—ресивер). При такой организации выпуска кинетическая энергия Е1 в турбине не используется, часть ее теряется на дросселирование газа в выпускных органах, на его перетекание из цилиндра в коллектор, а часть переходит в потенциальную составляющую; увеличивая ее на ΔЕ2. (площадь rr'е'е—см. рис. 10.1). В итоге при наддуве с постоянным давлением располагаемая энергия Eпгтн =E2+ΔE2.

Постоянство потока газа в турбину, обусловленное pт= const, позволяет получить более высокие значения КПД турбокомпрессора (ηгтк = 66÷72 %), что в свою очередь дало возможность в современных двигателях полностью перейти на газотурбинные наддув, отказавшись от использования подпоршневых полостей качестве дополнительных компрессоров.

Литература

Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2010.- 382 с. Стр. 114-117.

Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2008.- 470 с. Стр. 156-160

Возницкий И. В. Судовые дизели и их эксплуатация / И.В.Возницкий, Е.Г.Михеев – М.:Транспорт, 1990. - 360 с Стр. 249-252



Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 11.01.2016
Раздел Другое
Подраздел Конспекты
Просмотров274
Номер материала ДВ-325021
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх