2. Расчет энергетического баланса газотурбинного наддува комбинированного дизеля

Наддув комбинированного четырехтактного дизеля может быть достаточно надежно осуществлен одноступенчатым газотурбинным нагнетателем обычно центробежного типа. Согласованность автономного ГТН с двигателем достигается равенством относительных мощностей газовой турбины _т и компрессора _к.

В случае применения импульсных турбин допускается превышение мощности центробежного нагнетателя над мощностью газовой турбины на 10…15 % при повышенном наддуве и на 15…20 % при низком р_к.

Такое превышение _к=(1,05..1,25) _т оправдано, если расчет газовой турбины ведется как турбины постоянного давления, а мощность импульсной турбины при прочих равных условиях оказывается больше на 5…25 %.

В двухтактных двигателях наддув автономным ГТН надежно осуществляется только при прямоточно-клапанной продувке, а при контурной продувке применяется комбинированная схема наддува, состоящая из автономного ГТН (одного или нескольких) первой ступени и приводного нагнетателя (ПН), установленного в качестве второй ступени.

При комбинированной схеме наддува степень повышения давления в приводном нагнетателе (_н) должна быть возможно меньше, а давление между ступенями (р_I) возможно большим, так как с ростом _н увеличивается мощность, отбираемая от двигателя на привод этого нагнетателя.

Можно назначать р_I, исходя из соотношения _н=р_к/р_I=1,05…1,2; тогда p_к=р_I/р₀.

2.1. Расчет параметров продувочно-наддувочного агрегата

2.1.1. Параметры газовой турбины

Температура остаточных газов в конце выпуска:

, К,

где n_г – показатель политропы расширения при истечении газа в коллектор, принимается в пределах 1,30…1,35.

Температура воздуха в цилиндре в конце сжатия, «чистых» продуктов сгорания и их смеси:

, кДж/(кмоль·К);

, кДж/(кмоль·К);

, кДж/(кмоль·К).

Температура газов перед турбиной:

, К.

Удельный расход газов через турбину:

, кмоль/кВт.

Коэффициент адиабатного напора турбины:

, кДж/кмоль,

где к_г – показатель адиабаты расширения газа в турбине, принимается

1,30…1,40.

Относительная мощность турбины:

,

где _ат – адиабатный КПД турбины, принимается 0,72…0,82;

к_и – коэффициент использования энергии импульса, принимается

1,10…1,33.

2.1.2. Параметры центробежного компрессора

Удельная адиабатная работа компрессора:

, кДж/кг.

Удельная действительная работа компрессора:

, кДж/кг,

где _ак – адиабатный КПД компрессора, принимается 0,70…0,78;

_мк – механический КПД компрессора, принимается 0,96…0,98.

Относительная мощность компрессора:

.

2.1.3. Параметры приводного нагнетателя

Температура наддувочного воздуха после нагнетателя:

, К.

Действительный температурный перепад для расчета охладителя надувочного воздуха:

.

Удельная работа приводного нагнетателя:

, кДж/кг,

где n_н – показатель политропы сжатия воздуха в приводном нагнетателе,

принимаем равным: 1,6 – для роторно-зубчатого;

1,45…1,6 – для поршневого;

_мн – механический КПД нагнетателя, равен 0,89…0,95.

Относительная мощность приводного нагнетателя:

.