柴油机涡轮机增压技术第2版 陆家祥第二章.ppt

压气机 1－2 压气机进气 2－a 压气机绝热压缩 a－3 压气机排气 柴油机 3－a 柴油机进气 a－c 柴油机绝热 c－z 柴油机等容燃烧 z－z’ 柴油机等压燃烧 z’－b 柴油机绝热膨胀 b－4 柴油机等容排气 4－5 柴油机等压排气 涡轮 5－4－T’ 涡轮进气 T’－K’ 涡轮绝热膨胀 K’－2－1 涡轮排气 增压带来参数的变化 2.4.2降低热负荷的调节 1.增压柴油机的热负荷问题 柴油机进气温度↑ 热负荷↑ 气缸盖“鼻梁区”断裂、燃烧室镶块烧结、活塞环烧结、卡死、活塞烧裂等；涡轮会发生叶片变形、密封环烧结等。 增压以后 压缩始温↑ 柴油机工作循环各特征点温度↑ 2、 热负荷的一种表达式 没有与扫气空气混合时的排气温度 T。―压缩始温 －压力升高比 6 ． 机械效率 7. 燃油消耗率 ↑ ↓ ↑ 2.3 增压系统主要热力参数的确定 增压压力 空气流量 燃气流量 涡轮进口压力 涡轮进口温度 压气机效率 涡轮效率 JTK方法 2.3.1 确定参数的总体依据 空气流量 : 保证所喷入气缸中的柴油完善燃烧、柴油 机热负荷适中。 涡轮前的排气温度 : 反映出柴油机的热负荷。 参考数据： 确定增压参数的合理顺序： 2. 根据 －空气流量 3. 根据柴油机的通流特性－增压压力 4. 根据涡轮增压器的总效率－涡轮前的平均排气压力 5. 确定涡轮的通流面积 考虑柴油机可靠性及寿命（热负荷）－涡轮前的排气温度 2.3.2确定空气流量 －涡轮前的热量利用系数 为气体在气缸、气缸盖中及排气管中散失热量的份数 四冲程增压柴油机 二冲程直流扫气十字头式增压柴油机 －活塞平均速度 －进气管参数 －总的过量空气系数 －为化学计量空燃比 －柴油机进气管内空气在热力学温度 时的摩尔定 压热容 －理论分子变更系数 －涡轮进口处燃气平均温度为 时的摩尔定压热容 －柴油低热值 －设计柴油机时预计的指标值 －机械效率 四冲程机 二冲程机 有中冷器时 中、高速四冲程及二冲程柴油机： 低速二冲程柴油机 无中冷器时 －柴油机进气管内的空气温度。 2.3.3 增压压力 根据试验数据估算 通过单缸机试验获得 参照其他类似机型 一般 ＝1～1.2 MPa 2.3.4 涡轮前排气平均压力 与涡轮当且喷嘴面积 的估算 定压增压系统和单排气总管系统 －绝热指数 2.3.5涡轮当量通流面积 －流量系数， 的关系式或曲线一般由涡轮增压器厂提供 或参照相似涡轮。 2.3.6增压系统主要参数估算实例 计算12V240Z涡轮增压中冷柴油机涡轮增压器参数。 （1）已知条件及要求指标 ＝2205kW ＝1100r/min ＝0.24m ＝0.26m =1.69MPa =9.53m/s =0.205kg/（kW·h） =560℃ 标定功率 标定转速 缸径 行程 平均有效压力 活塞平均速度 有效油耗率 涡轮前排气温度 （2）柴油机热力参数选择 ＝0.10lMPa =303K =0.105MPa =335K =l.00 =1.14 =0.56 大气压力 大气温度 涡轮后背压 中冷器后空气温度 气缸充量系数 涡轮增压器效率 （3）涡轮增压器主要性能参数及结构参数估算 初步选定一个进气管中气体压力 与前面的初选值相近，不再重算； 否则，重新选 ，重算。 选用2台涡轮增压器 每台流量 （或由 ） 每台涡轮燃气流量 由经验选定 2.4 柴油机与涡轮增压器的匹配 2.4.1 联合运行线的调节 1.联合运行线 2、调节联合运行线的基本要求 1）在标定工况下，须达到预期的增压压力及空气流量，有足够的燃烧过量空气系数，使燃烧完善，燃油消耗率满足要求； 涡轮前排气温度不超过预定值，以保证气缸热负荷不致过高； 增压压力不能过高，以免最大爆发压力超过允许值，使机械负荷太大；