Определение потребной мощности центробежного компрессора
Исходными данными для расчета компрессора являются результаты теплового расчета, сделанного выше. Для наглядности приведем эти данные:
- эффективная мощность………………………….. кВт
- удельный эффективный расход топлива……… г/кВт×ч
- коэффициент избытка воздуха…………………..
- коэффициент продувки ……………………………
- давление наддува…………………………………. МПа
- температура наддувочного воздуха……………. К
- индикаторный КПД двигателя…………………….
- среднее индикаторное давление………………… МПа
- давление в цилиндре в процессе выпуска ……… МПа
- давление в цилиндре в процессе впуска………... МПа
Параметры окружающей среды: МПа,
К.
Расход воздуха через компрессор:
, (2.48)
где (кг возд.)/(кг топл.) – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива.
Тогда:
кг/с.
Требуемая степень повышения давления:
. (2.49)
Давление заторможенного потока на входе во входное устройство:
,
где - сопротивление воздушного фильтра, примем
МПа.
МПа.
Температура заторможенного потока на входе: К.
Скорость потока на входе принимаем: м/с.
Температура воздуха на входе:
К. (2.50)
где кДж/(кг К) - газовая постоянная воздуха.
Определим давление и плотность воздуха на входе в компрессор:
МПа; (2.51)
кг/м3. (2.52)
Площадь входного сечения входного патрубка:
м2. (2.53)
Диаметр: мм. (2.54)
Принимаем мм.
Адиабатная работа сжатия в компрессоре:
кДж/кг. (2.55)
Мощность, затрачиваемая на привод компрессора:
кВт. (2.56)
По расходным характеристикам турбокомпрессоров выбираем турбокомпрессор ТКР-7, с центробежным компрессором и радиальной турбиной, с жесткой связью турбины и компрессора.
Определение потребной мощности турбины.
Из теплового расчета и расчета компрессора известны следующие параметры:
- адиабатная работа сжатия в компрессоре…………. кДж/кг
- расход воздуха через компрессор……………………. кг/с
- КПД компрессора…………………………………………
- стехиометрическое количество воздуха…………….. кмоль/кг
- давление за турбиной…………………………………… МПа
Коэффициент молекулярного изменения выпускных газов с учетом коэффициента продувки:
, (2.57)
где кмоль/кг - количество продуктов сгорания при
.
.
Молекулярная масса газа перед турбиной:
, (2.58)
где кг/моль – молекулярная масса воздуха.
кг/кмоль.
Газовая постоянная выпускных газов перед турбиной:
кДж/кгК. (2.59)
Расход газа через турбину:
кг/с. (2.60)
Требуемая адиабатная работа турбины:
, (2.61)
где - КПД турбины.
кДж/кг.
Давление газа перед турбиной:
, (2.62)
где - показатель адиабаты выпускных газов;
- температура газа перед турбиной.
МПа.
Эффективный КПД турбины:
, (2.63)
где - индикаторный КПД турбины;
- механический КПД турбины.
Эффективная мощность турбины:
кВт. (2.64)
Расчет и построение индикаторной диаграммы