4.2 Основные энергетические и геометрическиепараметры турбины

Расход газа через турбину.

Количество отработавших (выпускных) газов

,

где _n - коэффициент продувки изменяется в пределах . Предварительно принимаем .

м) кг/с;

н) кг/с.

Утечки газа через неплотности учитываются коэффициентом, значения которого находятся в диапазоне . Принимаем .

Тогда, фактический расход газа через турбину

;

м) G_г = 0,95^. 0,059 = 0,056 кг/с;

н) G_г = 0,95^. 0,095 = 0,09 кг/с.

По данным технических характеристик турбокомпрессоров с радиально-осевыми турбинами значения максимальных КПД турбин находятся в пределах _к=0.68…0,74. Предварительно принимаем максимальное значение КПД турбины

м) _т=0.69; н) _т=0.68.

Температура газов перед турбиной Т_т принимается по результам расчета цикла двигателя. Из условий обеспечения её длительной работы турбокомпрессора Т_т не должна превышать:

- 730С (1003 К) на автотракторных и других двигателях наземного транспортна.

Принимаем с учетом коэффициента избытка воздуха:

м) К; н) Т_т = 980К.

Необходимая, средняя за цикл, удельная адиабатная работа газа в турбине определяется из баланса средних мощностей турбины и компрессора

или ;

.

где - коэффициент импульсности турбины.

В нашем случае:

м)

н)

м) Дж/кг;

н) Дж/кг.

Противодавление за турбиной

,

где коэффициент сопротивления устройств за турбиной (глушитель шума, нейтрализаторы и т.п.) находится в пределах о_т = 1,02...1,08. Принимаем о_т = 1,06.

МПа.

Среднее давление газа перед турбиной

,

где к- средний показатель адиабаты расширения. Принимаем к 1,34.

м) МПа; ;

н) МПа. .

Для четырехтактных двигателей желательно иметь отношение .

Плотность газа перед турбиной

;

м)кг/м; н) кг/м³.

Правильность предварительного выбора радиально-осевой турбины проверяется по величине коэффициента быстроходности

м) ;

н) .

Для радиально-осевой турбины .

Окончательно принимаем радиально-осевую турбину с однозаходной улиткой и лопаточным сопловым аппаратом.

Наружный диаметр рабочего колеса.

Оптимальное соотношение диаметров турбины D_3т и компрессора D_2к в выполненных конструкциях турбокомпрессоров находится в пределахс радиально-осевой (центростремительной) D_3т / D_2к = 1,0...1,1. Для рассчитываемой турбины наружный диаметр рабочего колеса м. Принимаем D₃ = 0,058 м = 58 мм.

Диаметры соплового аппарата назначаются на основе опытных зависимостей:

- наружный диаметр лопаток;

- внутренний диаметр лопаток.

По опытным рекомендациям относительные диаметры находятся в пределах:

;.

В соответствии с этим

D₁ = (1,35...1,50) 0,058 = (0,078...0,087) м;

D₂ = (1,05...1,10) 0,058 = (0,061...0,064) м.

Принимаем

D₁ = 0,08 м = 80 мм; D₂ = 0,062 м = 62 мм.

Диаметры рабочего колеса на выходе:

- наружный ;

- втулочный ;

- средний .

По опытным рекомендациям относительные диаметры:

;

.

Тогда

D_4н = (0,70...0,85) 0,058 = (0,041...0,049) м;

D_вт = (0,25...0,32) 0,058 = (0,015...0,019) м.

Принимаем

D_4н = 0,042 м = 42 мм;

D_вт = 0,016 м = 16 мм.

Средний диаметр на выходе

м32 мм.

Относительный средний диаметр

.

4.2.12.Площадь сечения рабочего колеса на выходе

м².

Окружные скорости при входе газа в рабочее колесо турбины

;

м) м/c;

н) м/c.

4.2.14. Окружная скорость на выходе из рабочего колеса на среднем диаметре

;

м) м/c;

н) м/с.

Степень реактивности турбины.

В турбине в работу на валу рабочего колеса L_т.ад. преобразуется адиабатный теплоперепад (потенциальная энергия газа) Н_т.ад., величина которого зависит от перепада температур (или давлений)

,

где p_от = p₄ - давление газа после турбины; p_т = p₁ - давление газа перед турбиной. Преобразование энергии может происходить в улитке-_УЛ, в сопловом аппарате - _{С.А .} и рабочем колесе - _Р.К.

Соотношение этих величин оценивается степенью реактивности турбины

.

Если 0, то такие турбины называются активными. При > 0 турбины называются реактивными. Значения , согласно опытных данных, находится в пределах: - радиально -осевые (центростремительные) = 0,45...0,55.

Для рассчитываемой турбины принимаем = 0,52.