Определение температуры газов, на входе в турбину и баланса мощностей компрессора и турбины

Схематически можно принять, что в процессе выпуска последовательно происходят изоэнтальпийное истечение газов из цилиндров в выпускной коллектор, их перемешивание с продувочным воздухом и перенос отработавших газов к турбине с некоторой потерей теплоты в стенки коллектора.

При перемешивании газов с наддувочным воздухом из уравнения баланса теплоты находится температура смеси.

Уравнение баланса теплоты может быть представлено в виде:

, (45)

где GS; G - суммарный и теоретический расход воздуха;

ТСМ, ТS; ТВ - температуры смеси, воздуха в ресивере и газов в точке “в”:

mCРСМ; mCРS и mCРВ - молярные теплоемкости смеси, воздуха в ресивере и газов в точке “в” (берутся из курса теплотехники).

Принимая mCРВ = mСРСМ , получим

, (46)

Tсм=((1,371-1,246)*317*1+1,246*695))/1,371=660 K.

Температуру смеси рабочего тела перед турбиной определяют с учетом потерь теплоты на охлаждение:

, (47)

Tт=660-0,11(660-350)=626 K.

где yr - коэффициент, учитывающий теплоотвод в выпускной системе;

Т’W - температура теплоносителя, охлаждающего коллектор.

В тепловозных дизелях величина yr находится в пределах:

для коллектора, охлаждаемого водой - 0,1 - 0,15;

для неохлаждаемого коллектора - 0,01 - 0,03.

В случае охлаждения коллектора водой значение Т’W принимается в пределах 320 - 360 К. Для неохлаждаемого коллектора значение Т’W принимается равной температуре воздуха в кузове тепловоза.

Мощность турбины зависит от расхода смеси GZ, температуры смеси ТСМ на входе в турбину, перепада давлений в турбине Т и КПД hТ. Для обеспечения продувки двигателя перепад давлений по двигателю для 4-тактных дизелей не должен быть ниже , а для 2-тактных дизелей (где РТ - давление газов перед турбиной).

Тогда:

, (48)

где xr - коэффициент потерь давления в выпускной системе xr = 0,92

πт=1,222*0,92/1,05=1,070

Мощность турбины:

, (49)

Nт=(1,371*1,33*268*626*0,016)/0,33=1484 кВт

где КГ - показатель адиабаты выпускных газов КГ = 1,32  1,35;

Из баланса мощностей компрессора и турбины получим требуемый КПД турбины:

, (50)

ηт=1000/1484=0,67

где NК подсчитана по формуле (13).

Полученные величины требуемого КПД не должны быть выше значений, реально достигаемых в настоящее время hТ 0,8  0,85.

Интересные публикации:

Разработка проекта производства работ по восстановлению железнодорожного моста через реку Волчанка у станции Мирадино
Общими чертами современных войн являются поражение войск (сил), объектов тыла, экономики, транспортных коммуникаций на всей территории каждой из противоборствующих сторон, проведение воздушных кампаний и операций в начальный период, катастрофические последствия поражения (разрушения) пре ...

Разработка программы ТО на базе стандарта MSG-3 для самолетов Boeing-737-500, эксплуатируемых в авиакомпании ФГУП ГТК "Россия"
Система технического обслуживания и ремонта (ТОиР) воздушных судов (ВС) гражданской авиации (ГА) определяет эффективность их использования и затраты на техническую эксплуатацию ВС. Стоимость ТОиР для каждого экземпляра современных типов ВС, включая запчасти и оборудование, за весь срок э ...

Транспортные и погрузо-разгрузочные средства
В настоящее время все большое число операций производят машины, а не человек. Невозможно себе представить погрузо-разгрузочные работы без машин, способных погрузить большую массу груза, чем несколько человек и в значительно более короткие сроки, что особенно важно сегодня, когда объемы п ...