Проектирование турбокомпрессора - Производство и технологии курсовая работа
Главная
Производство и технологии
Проектирование турбокомпрессора
Газодинамический расчет турбокомпрессора. Определение размеров элементов компрессорной и турбинной ступеней, обеспечивающих необходимые степени повышения давления и расхода воздуха. Построение внешней скоростной характеристики двигателя и компрессора.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального обучения
Ярославский государственный технический университет
Кафедра двигателей внутреннего сгорания
Тема: «Проектирование турбокомпрессора»
2. Газодинамический расчет турбокомпрессора
2.1 Работа с программой «pik-f_SI.XLS»
2.2 Алгоритм расчета программой «gas-k_SI.XLS». Газодинамический расчёт компрессора
2.3 Алгоритм программы «gas-T_SI.XLS». Газодинамический расчет турбины
3.1 Построение внешней скоростной характеристики двигателя
3.2 Построение совместной характеристики двигателя и компрессора
3.3 Построение треугольников скоростей и параметров потока по сечениям
Турбокомпрессор, КПД, основные характеристики и размеры, программы: pik-ft.cal, gasdink.cal, ВСХ
Цель работы - провести расчет основных размеров компрессора и турбины по заданным начальным условиям.
В процессе работы использовались алгоритмы программ для расчета параметров турбокомпрессора в среде Excel.
Построение внешней скоростной характеристики двигателя.
Газодинамический расчет ступеней компрессора и турбины.
Построение совместной характеристики двигателя и компрессора.
Анализ совместной работы двигателя и компрессора.
Уменьшение нефтяных запасов и постоянное удорожание топлива вынуждают искать пути для улучшения топливной экономичности двигателей.
В последние годы в связи с развивающимся экологическим кризисом все более жесткие требования предъявляются к выделению двигателями в атмосферу токсичных веществ. Нормы на токсичность и дымность для двигателей постоянно пересматриваются в сторону ужесточения. Уменьшается удельная масса двигателя, уменьшается стоимость единицы мощности.
Применение наддува позволяет улучшить топливную экономичность и уменьшить токсичность отработавших газов, сформировать желаемое протекание характеристик двигателя для наиболее эффективной его работы на транспортном средстве.
Турбокомпрессор современного автомобильного двигателя состоит из одноступенчатого центробежного компрессора и радиально-осевой центростремительной турбины, соединенных единым валом. В компрессоре, как правило, используется колесо с назад загнутыми лопатками, безлопаточный (щелевой) диффузор и воздухосборник типа улитка, в которых кинетическая энергия воздуха преобразуется в потенциальную энергию давления. Турбинная ступень выполняется с безлопаточным направляющим аппаратом, в котором формируется поток с заданными параметрами на входе в колесо с радиальными лопатками.
Номинальная мощность двигателя, кВт
Номинальная частота двигателя, мин-1
Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт ч)
Коэффициент тепловой эффективности теплообменника надувочного воздуха
Температура воздуха на входе в компрессор, К
Давление воздуха на входе в компрессор, Па
б, ge выбираются по графику изменения коэффициента избытка воздуха и удельного расхода топлива по внешней скоростной характеристике. Параметры выбирается в зависимости от Vh.
Номинальная мощность, номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя их значения берутся из задания на дипломный проект.
Чтобы начать расчет нужно выбрать расчетный режим работы двигателя.
Расчет компрессора и турбины выполняется для одной расчетной точки, выбранной для зоны преимущественных режимов. В качестве расчетной точки может быть выбран любой режим ВСХ, в зависимости от назначения двигателя. Для двигателей магистральных автомобилей расчетная точка обычно выбирается в середине скоростного диапазона между режимами номинальной мощности и номинального крутящего момента.
Рисунок 1 - внешняя скоростная характеристика двигателя
2. Газодинамический расчет турбокомпрессора
Целью газодинамического расчета ТКР является определение размеров элементов компрессорной и турбинной ступеней, обеспечивающих необходимые степени повышения давления и расход воздуха, для выбранного режима работы двигателя при максимальных КПД компрессора и турбины.
компрессорный турбинный воздух давление
2.1 Работа с программой “PIK-F_SI.XLS”
Целью расчета является определение необходимой степени повышения давления (рк), расхода воздуха (Gв) и площади начального сечения улитки корпуса турбины (Fт) для всех режимов работы двигателя.
n - частота вращения коленчатого вала, мин-1
Т0 - температура воздуха на всасывании, К
Р0 - давление атмосферного воздуха, Па
у0 - коэффициент потери полного давления воздуха на всасывании
у0х - коэффициент потери полного давления воздуха в ОНВ
Тох - температура окружающего воздуха перед ОНВ, К
зк. ад - адиабатический КПД компрессора ТКР
зv - коэффициент наполнения двигателя
б - коэффициент избытка воздуха двигателя
ge - удельный эффективный расход топлива двигателем, г/кВт•ч
уr - коэффициент потери полного давления газа на выходе.
м(рm =2) - коэффициент расхода турбины ТКР
Rг - универсальная газовая постоянная для газа, Дж/(кг•к)
l0 - количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания 1 кг
a, b - коэффициенты многочлена для определения температуры
1. Среднее эффективное давление цикла, Па
2. Массовый расход воздуха двигателем, кг/с
Необходимая степень повышения давления воздуха определяется путем решения системы уравнения расхода:
Если подставить в них значения плотности воздуха во впускном коллекторе , давления и температуры воздуха во впускном коллекторе
давления на входе в колесо компрессора
и температуру воздуха на выходе из компрессора ТКР
При k = 1,4, R = 787,0421 Дж/(кг*К).
3. Полное давление воздуха на выходе из компрессора ТКР, Па
4. Температура заторможенного потока воздуха на выходе из компрессора ТКР, К
5. Полное давление воздуха на выходе из ОНВ, Па
6. Температура заторможенного потока на выходе из ОНВ, К
7. Плотность воздуха во впускном коллекторе, кг/м3
8. Температура выпускных газов в выпускном коллекторе, К
9. Степень уменьшения давления газа в турбине ТКР
10. Пропускная способность турбины, см2
11. Относительный коэффициент расхода газа через турбину ТКР, К
12. площадь начального сечения улитки корпуса турбины ТКР, см2
Результаты расчета представлены в приложении А.
2.2 Алгоритм программы «Gas-k_si.xls». Газодинамический расчет компрессора
Целью расчета является определение размеров элементов проточной части центробежного компрессора и его характеристик, обеспечивающих необходимые показатели работы (рк и Gв) и оптимальные показатели эффективности (зк). Программа позволяет рассчитывать одновременно три варианта компрессора, соответствующих режимам 1,2 и 3.
Gв - массовый расход воздуха через компрессор, кг/с
рк - степень повышения давления воздуха в компрессоре
Т0 - температура воздуха на всасывании, К
Р0 - давление атмосферного воздуха, Па
у0 - коэффициент потери полного давления воздуха на всасывании
б1 - угол входа потока в колесо в абсолютном движении, °
?шк - потери напора в колесе компрессора
кд - относительная шероховатость стенок диффузора
- отношение меридиональных скоростей на выходе и входе в колесо компрессора
i - угол атаки на входе в колесо компрессора, °
в2р - угол установки лопаток на выходе из колеса
- относительный диаметр колеса компрессора на входе
- относительный диаметр втулки колеса компрессора
- относительный диаметр диффузора компрессора
sд - толщина лопатки у корня в нормальном сечении, м
?л - расстояние между соседними лопатками у корня в нормальном сечении, м
- относительный радиус центра масс выходного сечения улитки корпуса компрессора
F6 - площадь выходного сечения корпуса компрессора, м2
2. Адиабатический КПД компрессора в первом приближении
4. Плотность атмосферного воздуха, кг/м2
5. Полное давление воздуха на входе в колесо компрессора, Па
6. Температура заторможенного потока на входе в колесо компрессора, К
7. Окружная скорость колеса на наружном диаметре, м/с
8. Окружная скорость потока на входе в колесо компрессора, м/с
9. Окружная скорость потока на среднем диаметре входа в колесо, м/с
10. Абсолютная скорость потока на входе в колесо, м/с
11. Критическая скорость потока на входе в колесо, м/с
12. Относительная скорость потока на входе в колесо, м/с
15. Статическое давление потока на входе в колесо, Па
16. Плотность воздуха на входе в колесо, кг/м2
17. Температура воздуха на входе в колесо, К
21. Средний диаметр колеса на входе, м
22. Относительный средний диаметр колеса на входе
23. Окружная скорость колеса на среднем диаметре входа, м/с
24. Угол входа потока в колесо в относительном движении, °
25. Угол установки лопаток на входе в колесо, °
26. Скорость потока на входе в колесо в относительном движении, м/с
27. Относительная скорость потока в относительном движении
28. Число Маха по скорости в относительном движении
29. Угол установки лопаток на входе на диаметре d0, грд
30. Максимальное число полных лопаток, которое можно разместить на колесе
32. Окружная скорость потока на выходе из колеса, м/с
33. Радиальная скорость потока на выходе из колеса, м/с
34. Абсолютная скорость потока на выходе из колеса, м/с
35. Угол выхода потока из колеса в абсолютном движении, °
36. Угол выхода потока из колеса в относительном движении, °
37. Скорость потока на выходе из колеса в относительном движении, м/с
38. Температура заторможенного потока на выходе из колеса диффузора и корпуса компрессора, К
39. Теоретический коэффициент напора
40. Коэффициент напора на выходе из колеса
41. Степень повышения давления воздуха в колесе
42. Полное давление воздуха на выходе из колеса, Па
43. Плотность воздуха на выходе из колеса по заторможенным параметрам, кг/м3
44. Критическая скорость потока на выходе из колеса м/с
45. Относительная скорость потока на выходе из колеса м/с
48. Плотность воздуха на выходе из колеса, Па
49. Статическое давление воздуха на выходе из колеса, Па
50. Температура воздуха на выходе из колеса, К
51. Ширина лопаток колеса на наружном диаметре, м
52. Относительная ширина лопаток колеса на наружном диаметре, м
53. Температура заторможенного потока воздуха на выходе из колеса в относительном движении, К
54. Относительная скорость потока воздуха на выходе из колеса в относительном движении, м/с
57. Гидравлический диаметр диффузора, м
58. Динамическая вязкость воздуха на входе в диффузор, Па•с
59. Кинематическая вязкость воздуха на входе в диффузор, м2•с
60. Число Рейнольдса для течения в диффузоре
62. Плотность воздуха на выходе из диффузора в первом приближении, кг/м3
63. Окружная скорость потока на выходе из диффузора, м/с
64. Радиальная скорость потока на выходе из диффузора, м/с
65. Абсолютная скорость потока на выходе из диффузора, м/с
66. Угол выхода потока из диффузора, °
67. Средний угол потока в диффузоре, °
68. Потери на трение в диффузоре, Дж/кг
70. Коэффициент напора на выходе из диффузора
71. Степень повышения давления воздуха после диффузора
72. Полное давление воздуха на выходе из диффузора, Па
73. Плотность воздуха на выходе из диффузора по полным параметрам, кг/м3
74. Относительная скорость потока на выходе из диффузора
76. Плотность воздуха на выходе из диффузора, кг/м3
79. Давление воздуха на выходе из диффузора, Па
80. Температура воздуха на выходе из диффузора, К
81. Радиус центра массы выходного сечения улитки
82. Окружная скорость потока в выходном сечении улитки корпуса компрессора, м/с
83. Диаметр выходного сечения улитки корпуса компрессора в первом приближении, м
84. Потери на трение в улитке компрессора, Дж/кг
85. Потеря напора в улитке компрессора
86. Коэффициент напора на выходе из улитки компрессора
87. Степень повышения давления воздуха на выходе из улитки компрессора
88. Полное давление воздуха на выходе из улитки компрессора
89. Относительная скорость потока на выходе из улитки компрессора
Давление воздуха на выходе из улитки компрессора, Па
93. Температура воздуха на выходе из улитки компрессора, К
94. Плотность воздуха на выходе из улитки компрессора, кг/м3
95. Характерный параметр улитки компрессора, м
96. Площадь выходного сечения улитки корпуса компрессора, м2
97. Диаметр выходного сечения улитки корпуса компрессора, м
98. Скорость потока на выходе из патрубка корпуса компрессора, м/с
99. Полное давление воздуха на выходе из патрубка корпуса компрессора, Па
100. Относительная скорость потока на выходе из патрубка корпуса компрессора
103. Давление воздуха на выходе из патрубка корпуса компрессора, Па
104. Температура воздуха на выходе из патрубка корпуса компрессора, К
105. Плотность воздуха на выходе из патрубка корпуса компрессора, кг/м3
106. Адиабатический КПД компрессора
107. Дисковые потери на трение, кВт
109. Частота вращения компрессора, мин-1
110. Мощность, необходимая для привода компрессора, Вт
2.3 Алгоритм программы Gas-t_si.xls. Газодинамический расчет турбины
Целью расчета является получение размеров элементов проточной части радиально - осевой турбины и ее характеристик, обеспечивающих необходимые показатели работы компрессора и двигателя в целом.
В этой программе используются исходные данные и результаты расчетов по обеим предыдущим программам. Недостающие исходные данные выбираем на основе рекомендаций [2,3].
Gв - массовый расход воздуха через компрессор, кг/с
n - частота вращения ротора ТКР, мин-1
Nк - мощность, необходимая для привода компрессора, Вт
б - коэффициент избытка воздуха двигателя
- температура выпускных газов перед турбиной, °
Р2 - статическое давление выпускных газов за турбиной, Па
б1 - угол входа потока в колесо турбины, °
б2 - угол выхода потока из колеса турбины, °
i - угол атаки на входе в колесо турбины, °
-отношение меридиональных скоростей потока на входе и выходе колеса турбины
в1л - угол установки лопаток на наружном диаметре колеса турбины, °
- относительный диаметр колеса турбины на выходе
- относительный диаметр втулки колеса турбины на выходе
ц - скоростной коэффициент для корпуса турбины
ш - скоростной коэффициент для колеса турбины
овых - коэффициент потерь с выходной скоростью
д2 - зазор между лопатками колеса и корпусом турбины, м
ввент - экспериментальный коэффициент вентиляционных потерь
1. Массовый расход газа через турбину, кг/с
2. Эффективный КПД турбины в первом приближении
3. Располагаемая работа выпускных газов перед турбиной, Дж/кг
4. Скорость адиабатического истечения газа через эквивалентное сопло, м/с
5. Необходимая степень уменьшения давления газа в турбине
7. Относительная окружная скорость на входе в колесо
8. Относительный средний диаметр на входе в колесо
9. Относительная окружная скорость на выходе из колеса
12. Окружная скорость колеса на наружном диаметре, м/с
14. Полное давление газа перед турбиной, Па
15. Плотность газа перед турбиной по полным параметрам, кг/м3
16. Скорость газа на входе в колесо турбины, м/с
17. Относительная скорость газа на входе в колесо турбины
18. Число Маха на входе в колесо турбины
22. Статическое давление газа перед турбиной, Па
23. Температура газа перед турбиной, К
24. Плотность газа перед турбиной, кг/м3
25. Ширина лопатки колеса на наружном диаметре, м
26. Относительная ширина лопатки колеса на наружном диаметре
27. Окружная составляющая скорости потока на входе в колесо, м/с
28. Радиальная составляющая скорости потока на входе в колесо, м/с
29. Относительная скорость потока на входе в колесо, м/с
30. Температура заторможенного потока газа на входе в колесо в относительном движении, К
31. Относительная скорость потока на входе в колесо в относительном движении
33. Полное давление газа на входе в колесо в относительном движении, Па
34. Адиабатическая работа расширения в колесе, Дж/кг
35. Диаметр колеса турбины на выходе, м
36. Диаметр втулки колеса турбины, м
37. Средний диаметр колеса турбины на выходе, м
38. Окружная скорость колеса на выходном диаметре, м/с
39. Относительная скорость потока на выходе из колеса, м/с
40. Температура заторможенного потока газа на выходе из колеса в относительном движении, К
41. Температура газа на выходе из колеса, К
42. Плотность газа на выходе из колеса, кг/м3
43. Осевая составляющая скорости потока на выходе из колеса, м/с
44. Угол выхода потока из колеса в относительном движении, °
45. Скорость потока газа на выходе из колеса, м/с
46. Окружная составляющая скорости потока на выходе из колеса, м/с
47. Угол выхода потока из колеса, °
48. Относительная скорость потока на выходе из колеса в относительном движении, м/с
49. Число Маха на выходе из колеса в относительном движении
52. Потери с выходной скоростью, Дж/кг
53. Потери в корпусе турбины, Дж/кг
55. Утечка газа через зазор по обводу колеса, кг/с
57. Мощность потерь на трение диска и вентиляцию, Вт
58. Потери на трение диска и вентиляцию, Дж/кг
61. Эффективный КПД турбины (конец цикла по)
3.1 Построение внешней скоростной характеристики двигателя
График строим по результатам программы «PIK-FT», графики строим для трех режимов: максимального крутящего момента, расчетного режима, номинальный режим с регулированием.
Таблица 1 - К построению внешней скоростной характеристики
Рисунок 2 - Внешняя скоростная характеристика
3.2 Построение совместной характеристики двигателя и компрессора
Степень совершенства компрессора определяется его характеристикой. Основной характеристикой центробежного компрессора является зависимость степени повышения давления и адиабатического КПД от массового расхода воздуха при постоянной окружной скорости колеса на наружном диаметре.
Абсолютная скорость на входе в колесо С1
Определение расхода воздуха Gв, кг/с
где F1- площадь входного сечения колеса компрессора
Рассчитывается коэффициенты напора и полной работы по опытным зависимостям
Рассчитать степень повышения давления воздуха
Рассчитывается адиабатический КПД компрессора
В начале расчета принимаем С2=350, 450, 550
Производим расчеты по выше набранным формулам, принимая значение ц1 в диапазоне 0,35…0,15
По результатам расчета строится расходная характеристика компрессора.
На расходной характеристике компрессора наносится скоростная характеристика двигателя в тех же координатах.
Анализ совместной работы двигателя и компрессора заключается в оценке взаимного расположения зоны максимальных КПД компрессора и зоны преимущественных режимов работы двигателя.
Рисунок 3 - Совместная характеристика двигателя и компрессора
3.3 Построение треугольников скоростей и параметров потока по сечениям
Треугольник скоростей представляет собой графическое изображение взаимного расположения векторов абсолютной, окружной и относительной скоростей потоков воздуха и газа в сечениях проточной части компрессора и турбины.
Построения треугольников скоростей на входе и выходе в колеса компрессора и турбины строятся с учетом масштаба м=2 м/с/мм. Значения скоростей берем из приложения
Для расчетного режима строятся графики изменения статического и полного давления, плотности, температуры, плотности; абсолютную скорость воздуха в корпусе компрессора по сечениям 1-6
Рисунок 3 - График абсолютной скорости воздуха в компрессора
Рисунок 4 - График полного и статического давления газа по сечениям
Рисунок 5 - График полного и статической температуры газа по сечениям
Рисунок 6 - График полного и статической плотности газа по сечениям
Произведен газодинамический расчет турбокомпрессора определены проходные сечения улитки компрессора и турбины.
Построена внешняя скоростная характеристика двигателя по следующим параметрам крутящий момент, эффективная мощность, степень повышения наддувочного воздуха, степень понижения давления, температуры газа перед турбиной, расход воздуха через двигатель, коэффициент избытка воздуха, удельный расход топлива.
Показано изменение параметров компрессора по сечениям (давление, плотность, температура, абсолютная скорость).
Построена совместная характеристика двигателя и компрессора. Конструкция компрессора оптимальна, для данного двигателя.
1 Циннер К. Наддув двигателей внутреннего сгорания / Под ред. И.Н. Иванченко.-Л: Машиностроение, 1978.- 222с.
2 Турбонаддув высокооборотных дизелей / А.Э. Симсон, В.Н. Каминский: Машиностроение, 1976. -288 с.
3 Савельев Г.М., Зайченко Е.Н. Турбокомпрессоры теплообменники надувочного воздуха автомобильных двигателей: Учебное пособие / Ярославль, 1983. -96 с.
4 Наддув и нагнетатели автомобильных двигателей / Н.С. Ханин, А.Н. Шерстюк:-М.: Машиностроение, 1965. -222 с.
Определение параметров совместной работы с поршневым двигателем и разработка проекта турбокомпрессора мощностью 60 кВт. Расчет основных параметров компрессора: патрубок, рабочее колесо, диффузор. Расчет радиально-осевой турбины и характеристики скорости. курсовая работа [618,1 K], добавлен 12.10.2011
Характеристика центробежного компрессора, который состоит из корпуса и ротора, имеющего вал с симметрично расположенными рабочими колёсами. Расчёт центробежного компрессора и осевой турбины. Общие положения об агрегате усилия компрессора и турбины. курсовая работа [228,8 K], добавлен 10.07.2011
Проект двигателя для привода газоперекачивающего агрегата. Расчет термодинамических параметров двигателя и осевого компрессора. Согласование параметров компрессора и турбины, профилирование компрессорной ступени. Газодинамический расчет турбины на ЭВМ. курсовая работа [429,8 K], добавлен 30.06.2012
Термогазоденамический расчет, выбор и основание параметров. Степень повышения давления в компрессоре. Термогазодинамический расчет двигателя. Формирование облика ГТД. Газодинамический расчет компрессора на ЭВМ. Методы профилирования, подготовка данных. курсовая работа [2,2 M], добавлен 13.01.2009
Расчет двухступенчатого винтового компрессора. Определение диаметра внешней окружности ведущего винта. Расчетная степень сжатия воздуха. Внутренний адиабатный коэффициент полезного действия ступеней компрессора. Геометрическая степень сжатия ступеней. курсовая работа [106,1 K], добавлен 06.11.2012
Выбор топлива и основных показателей работы для двигателя внутреннего сгорания. Тепловой расчет проектируемого двигателя для режима максимальной мощности и по его результатам построение индикаторной диаграммы и внешней скоростной характеристики. контрольная работа [187,4 K], добавлен 12.01.2012
Термогазодинамический расчет двигателя. Согласование работы компрессора и турбины. Газодинамический расчет осевой турбины на ЭВМ. Профилирование рабочих лопаток турбины высокого давления. Описание конструкции двигателя, расчет на прочность диска турбины. дипломная работа [3,5 M], добавлен 22.01.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2021
Проектирование турбокомпрессора курсовая работа. Производство и технологии.
Курсовая работа: Особенности развития ловкости на занятиях по волейболу
Курсовая работа: Производство синтетического пантотената кальция (витамина В3)
Курсовая Работа На Тему Анализ Себестоимости И Путей Её Снижения
Автореферат На Тему Застосування Синбіотиків У Комплексі Профілактичних Засобів У Дошкільнят З Карієсом Зубів
Курсовая работа: История развития микропроцессоров
Реферат по теме План маркетинга
Дипломная работа по теме Синтез алгоритмов согласованного управления пространственным движением беспилотным летательным аппар...
Курсовая работа: Історична характеристика Дніпропетровська
Собрание Сочинений Марк Твена Скачать
Кандидатская Диссертация План
Реферат: Формування в учнiв 6 класу загальноосвiтньоi школи лексичних навичок i3 використанням навчальних
Курсовая работа по теме Основные черты вещного права в зарубежных странах
Реферат по теме Османская империя. Походы на Балканах. Нашествие Тимура
Қазақстан Туралы Эссе Қазақша
Реферат: Конфликты и пути их преодоления 3
1с Предприятия Реферат
Отчет по практике по теме Проблемы профессиональной мотивации муниципальных служащих
Реферат: Понятие преступления и виды преступлений
Дипломная работа по теме Роль игровой деятельности в музыкальном воспитании дошкольников
Социальное Развитие Студенческой Молодежи Реферат
Классическая культура античности - Культура и искусство реферат
Правовое регулирование занятости трудоустройства - Государство и право контрольная работа
Информационные системы - Программирование, компьютеры и кибернетика отчет по практике