第4章1增压技术.ppt

涡轮增压技术? 径流式涡轮的原理与设计(1) 轴流涡轮介绍 径流式涡轮的特点 径流式涡轮的特点 径流式涡轮的特点 径流式涡轮的特点 径流式涡轮的特点 径流式涡轮的特点 径流式涡轮的特点 径流式涡轮的特点 混流涡轮介绍(1) 混流涡轮介绍(2) 本课程涡轮部分所讲内容 径流式涡轮的热力学过程 径流式涡轮的热力学过程 径流式涡轮的热力学过程 径流式涡轮的热力学过程 径流式涡轮的热力学过程 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮涡壳与喷嘴环 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 涡轮叶轮 谢谢 可变几何涡轮(VGT) 可以看出，速度比u1/cad仅与涡轮的比转速ns和比直径Ds有关。 IT* 涡轮进口气体总焓；I1ad 绝热膨胀过程中喷嘴环出口气体焓； 由于在涡轮增压器中，涡轮的出口动能c22/2不能利用，因此涡轮的实际有效焓降hT与可用焓降HTad之比，定义为涡轮的绝热效率。 α1是气体从无叶蜗过的流出角度；d1是无叶蜗壳出口直径； d0杠表示比直径；b1杠表示比宽度； ---无叶涡壳的设计(10) 选定无叶涡壳的一些结构特征参数，如加速段长度和无叶涡壳出口宽度之比β(0.4)，涡壳结构角βs(25度)，结构角交点半径re(0.075米)。则： ---无叶涡壳的设计(11) 对上页所列积分表达式分别进行积分，并将积分结果带入θ的表达式，即可得到涡壳特征尺寸与涡壳方位角θ的关系。 ---无叶涡壳的设计(12) 在确定了截面方位角和特征尺寸的关系后，就可以绘制出每一截面的剖面图，用来制作铸造涡壳的模具。 ---比转速的定义 比转速ns是表示几何相似的涡轮，实现相似工作条件的一个参数，也是涡轮设计的主要准则。涡轮比转速的表达式为： 式中，HTad，涡轮级的绝热焓降 Q2 涡轮出口体积流量 n 涡轮转速 ---比转速的推导(1) 通过涡轮的气体体积流量Q2 涡轮级绝热焓降 现在把涡轮与一个基型涡轮比较 ---比转速的推导(2) 令Q2s=1，HTads=1，联立求解： ns和Ds也都是无量纲量。 ---速度比u1/cad(1) 如果涡轮级的绝热焓降，以理论速度cad来表示，则有： 可以确定以ns和Ds表达的u1/cad的表达式，u1/cad决定着涡轮的效率。 ---速度比u1/cad(2) 在径流式涡轮中，在速度比u1/cad为0.6-0.7范围内涡轮效率最高。 在设计涡轮时，当涡轮的焓降确定以后，便可根据相似涡轮已有的实验数据，选择速比u1/cad，来确定涡轮的轮缘速度u1。 速度比u1/cad与涡轮效率ηT的关系 ---几何相似 对于几何上相似的涡轮，可以认为它的如下参数相等：涡轮进口叶片宽度与进口直径比b1/D1，喷嘴环叶片出口角αn，叶轮叶片进出口结构角βb1,βb2，叶轮和壳体之间的间隙与进口叶片宽度比，叶片节距与直径比，以及相对粗糙度。因为涡轮的损失是这些参数的函数，所以在几何相似的涡轮中，若ns和Ds相等，则涡轮的效率应当相等。 ---气体流经叶轮通道时的能量转换(1) 气体流经叶轮通道时发生能量转换。气体通过叶轮所完成的功，用欧拉动量矩方程直接求得： 从叶轮进出口速度三角形得： ---气体流经叶轮通道时的能量转换(2) 由上式可以得到： 对进出口速度三角形，应用余弦定理，可得： 代入上式可得： ---哥氏力(1) 如左侧的叶轮通道内，取气体微元分析，该微元所受的绝对加速度是相对加速度、牵连加速度与哥氏加速度的向量和。哥氏加速度αk体现了径流涡轮的特点： w 微元气体的相对速度 ω 叶轮等速旋转的角速度 ---哥氏力(2) 作用在叶轮流道中微元气体质量dm上的哥氏力的圆周分力dFKu，径向分力dFKr： wr 相对速度的径向分速度 wu 相对速度的圆周分速度 微元气体质量dm中，哥氏力传给叶轮的功率为: 又因为： 所以： ---哥氏力(3) 流经涡轮叶轮的气体质量流量为： 对功的微分方程从r1到r2积分，得： 对1千克气体，哥氏力加给叶轮的功为： 由此可见，在径流式向心涡轮中，哥氏力所产生的功，是由气体传给叶轮。 ---哥氏力(4) 如果涡轮叶片严格按照径向排列，流道中各截面上的相对速度是顺着半径方向的，其进出口速度三角形有如下关系： 将上述两式代入气体流