Файл: Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания..pdf

Неустойчивость движения газа в межлопаточных каналах при соответствующих условиях приводит к появлению периодических пульсаций потока, что увеличивает возмущающие силы, дей­ ствующие на лопатки.

Врезультате даже небольшая неравномерность поля скорос­ тей перед колесом может вызвать опасные колебания рабочих лопаток.

Врассматриваемой турбине конструкция регулируемого соплового аппарата такова, что при увеличении угла си умень­ шается радиальная протяжен­ ность безлопаточного конфузора.

Вследствие этого, согласно экспе­ риментальному исследованию по­ ля скоростей и давлений перед рабочим колесом, при увеличении угла сц от 18 до 40° неравномер­

по замеренным средним параметрам на двигателе величина я г = = 1,4 ч- 1,8. Согласно диаграмме на рис. 96, при таких л т с ро­ стом си увеличение степени реактивности недостаточно для обес­ печения устойчивого течения в колесе. Преобладающее влияние на напряжения здесь оказывает неравномерность потока перед колесом.

С увеличением частоты вращения степень понижения давлений в турбине повышается до л т= 2,1 ч- 2,5. При этом уве­ личение угла си вызывает более интенсивное повышение степени реактивности, в результате чего обеспечивается устойчивое дви­ жение газа в колесе, что приводит к снижению вибрационных на­ пряжений в лопатках.

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И РАСЧЕТ ТУРБИНЫ ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМЫ НАДДУВА

Для повышения эффективности использования энергии про­ долженного расширения выпускных газов часто применяют им­ пульсные выпускные системы, отличающиеся переменными по времени давлением и температурой газов перед турбиной.

Условия работы турбины в потоке переменного давления характеризуются резким изменением параметров я г и ѵ по вре­ мени. При этом вследствие большого момента инерции ротора и быстрого изменения действующего на турбину момента скорость вращения турбокомпрессора на установившемся режиме прак­ тически не меняется.

В ряде случаев подвод газа к турбине осуществляется от нескольких коллекторов, к каждому из которых (или к отдель­ ному из них) поступает газ от двух или трех цилиндров. При этом различные секторы соплового аппарата в один и тот же момент времени работают при неодинаковых перепадах давле­ ний, что вызывает перетекание газа в межвенцовом зазоре и снижает к. п. д. турбины. Одновременно увеличивается пропуск­ ная способность ступени из-за снижения степени реактивности. Такие явления имеют место в ступенях с парциальным подводом.

При подборе типа и параметров турбины для работы в импульсном потоке с подводом газа ко всему проходному сечению соплового аппарата процесс в ступени обычно рассмат­ ривается как квазистационарный. В качестве критерия оценки эффективности турбины в потоке газов переменных параметров используют среднеинтегральный к. п. д.

^2

I G d t

'2

j GjLjdt U

Располагаемый перепад на ступень LT, а .также расход GT и к. п. д. зависят от параметров газа, которые переменны во вре­ мени t. Приняв неизменной частоту вращения турбокомпрессо­ ра, находят изменение ѵ и л г и производят расчет характеристик

мальную полезную работу, получаемую от турбины при задан­

162

Результаты такого расчета для турбины типа ТК-23 двига­ теля 8ЧН 26/26 приведены на рис. 98.

Для упрощения определения расчетного перепада изменение параметров можно представить в зависимости от перепада [4]. При этом элементарная располагае­ мая энергия выпускных газов перед турбиной

dE = N dt

Построив зависимость Е = f(L), можно найти энергию Е как площадь под кривой Е = f(L). На ту же диаграмму (рис. 99)

Затем рассчитывают характеристики турбины и интегрированием уточняют развиваемую мощность и расход.

Для повышения к. п. д. необходимо, чтобы в период, когда LT и GT максимальны, параметр ѵ был достаточно близок к опти­

мальному значению, т. е. чтобы ѵ > 0,4. Величину ѵ можно

DI j

изменить, изменяя отношение ----- .

к

На рис. 100 приведены результаты расчетов по выбору опти­ мального D2K (при Dгг = const) для турбины ТК-34 двигателя

12ДН 23/30, в котором выпуск осуществляется из трех цилиндров в один коллектор. Уменьшение D2K приводило к соответствующе­ му росту частот вращения, так что и2 = idem. Изменение давле-

ний и температур приведено на рис. 101. Для каждого сочетания гтт и V, совместно решая уравнения (107), (108) и (115), нахо-

Рис. 101. Изменение давления и температуры газа перед турбиной двигателя 12ДН 23/30 в зависимости от угла поворота коленчатого вала

дили мгновенные значения цт, р и Gy, а затем по выраже­ нию (138) определяли среднеинтегральный к. п. д. Кроме подбора оптимального соотношения диаметров, проверялась возможность

164