Федеральное агентство морского и речного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова
Кафедра «Судовых ядерных энергетических установок»
Курсовая работа
По дисциплине «СУДОВЫЕ ТУРБОМАШИНЫ»
На тему «РАСЧЕТ ТУРБОКОМПРЕССОРА ДЛЯ
НАДДУВА СУДОВОГО ДВС»
Работу выполнил: _____________________________________Курсант: Туников А.А.
Гр. ЗО(5)
Работу проверил: ________________________________Преподаватель: Михненок М.В
Санкт-Петербург
2022 г
Федеральное агентство морского и речного транспорта
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
|
высшего образования «Государственный
|
университет морского и речного флота имени адмирала
|
С.О. Макарова»
|
|
Кафедра «Судовые ядерные энергетические установки»
|
|
Курсанту
|
Михалкову А.Ю.
|
курса
|
5
|
группы
|
ЗО(6)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗАДАНИЕ
|
на курсовую работу «Расчет турбокомпрессора судового ДВС»
|
по курсу «Судовые турбомашины»
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.
|
Тип и назначение двигателя
|
Главный
|
|
2.
|
Мощность двигателя (эффективная)
|
17800
|
кВт
|
3.
|
Частота вращения двигателя
|
114
|
об/мин
|
4.
|
Схема газообмена
|
п/кл
|
|
5.
|
Давление наддува
|
0,32
|
МПа
|
6.
|
Параметры воздуха перед центробежным компрессором:
|
|
|
а) давление
|
Ра = 106
|
кПа
|
б) температура
|
24
|
0С
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обоснование конструктивных и эксплуатационных особенностей
проектируемого турбокомпрессора.
Наиболее эффективным и рациональным средством повышения мощности двигателя внутреннего сгорания является использование наддува, под которым понимается подача воздуха в цилиндры под давлением за счет использования энергии отработавших газов.
Современные судовые дизели оборудуются разнообразными системами наддува. Если для наддува применяются только турбокомпрессоры, то наддув условно называют «чистым» газотурбинным. Если же, кроме турбокомпрессоров, используются дополнительные компрессоры (например, компрессоры подпоршневых полостей), то такой наддув называют комбинированным.
У
читывая прямоточно-клапанную продувку двигателя, т.е. возможность осуществлять большую степень предварения выпуска при меньшем суммарном коэффициенте избытка воздуха и давление наддува равное 400 кПа, выбираем «чистый» газотурбинный наддув с турбиной постоянного давления. Отработавшие газы направляются в выхлопной коллектор большого объема. Допустимая температура выхлопных газов – (450490)0С.
Рис. 1 Схема «чистого» газотурбинного наддува
Обозначения:
ТПД – турбина постоянного давления
ЦК – центробежный компрессор
ВО – воздухоохладитель
Из расхода воздуха на двигатель (G =42,12 кг/с), принимаем 2 центробежных компрессор осерадиального типа. Расход воздуха на компрессор составляет Gк =21,06 кг/с. Такой компрессор допускает большую окружную скорость U2 =418 м/с и, имея действительный коэффициента напора к =1,325 позволяет получить степень повышения давления воздуха к =2.
Частота вращения турбокомпрессора n = 9655 об/мин. Потребляемая мощность Niк=2893 кВт. Для привода ЦК используется одноступенчатая газовая турбина осевого типа (Рг=const).
Степень реактивности турбинной ступени = 0,36 в зависимости от =6,83. Расчет профилирования рабочих лопаток осуществляется по методу постоянства циркуляции. Потери на вентиляцию и выколачивание отсутствуют, т.к. степень парциальности впуска =1,0. Эффективная мощность газовой турбины Nет = 2492Вт. Используется автономно-гравитационная система смазки подшипников скольжения ТК.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА ТУРБОКОМПРЕССОРА С ТУРБИНОЙ ПОСТОЯННОГО ДАВЛЕНИЯ
Определение расчетных параметров воздуха и газа для турбокомпрессора при рг=const
No
|
Наименование
|
Обозначение
|
Расчетная формула
|
Значение
|
1
|
Назначение двигателя
|
|
Задано
|
Главный
|
2
|
Тактность двигателя
|
|
Задано
|
Двухтактный
|
3
|
Эффективная мощность двигателя, кВт
|
N e
|
Задано
|
16180
|
4
|
Частота вращения двигателя, мин -1
|
n д
|
Задано
|
105
|
5
|
Схема газообмена
|
|
Задано
|
Прямоточно-клапанная
|
6
|
Давление надувочного воздуха, кПа
|
p s
|
Задано
|
370
|
7
|
Эффективный удельный расход топлива, г/(кВт* ч)
|
g e
|
Принято
|
170
|
8
|
Коэффициент избытка воздуха при сгорании
|
|
Принято
|
1,7
|
9
|
Коэффициент продувки
|
φ пр
|
Принято
|
1,4
|
10
|
Теоретическое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кг/кг
|
L 0
|
Принято
|
14,3
|
11
|
Расход воздуха на двигатель, кг/с
|
G в
|
|
26
|
12
|
Расход газа, кг/с
|
G г
|
|
26
|
13
|
Среднее давление отработавших газов за выхлопными органами, кПа
|
p в
|
|
355,2
|
14
|
Коэффициент потери давления при продувке
|
a
|
Принято
|
0,96
|
15
|
Среднее давление газов перед турбиной
|
p 1т
|
|
323,93
|
16
|
Коэффициент потери давления в выхлопном коллекторе
|
ξ к
|
Принято
|
0,96
|
17
|
Коэффициент потери давления в защитной решетке
|
ξ р
|
Принято
|
0,95
|
18
|
Среднее давление газов перед соплами турбины, кПа
|
p0т
|
|
312,035
|
19
|
Коэффициент потери давления в газовпускном патрубке турбины
|
ξ гп
|
Принято
|
0,99
|
20
|
Среднее давление газа после турбины, кПа
|
p 2т
|
|
109,14
|
21
|
Атмосферное давление, кПа
|
p а
|
Принято
|
107
|
22
|
Коэффициент потери давления в выхлопном тракте эа турбиной
|
ξ вт
|
Принято
|
1,02
|
23
|
Давление газов за диффузором турбины, кПа
|
P3
|
P3= ξ зд  P2T
|
109,84
|
24
|
Коэффициент повышения давления в диффузоре
|
ξ д
|
Принято
|
1,007
|
25
|
Давление отработавших газов в выходном сечении рабочих лопаток, кПа
|
p 2
|
|
110,231
|
26
|
Коэффициент повышения давления в диффузоре
|
ξ д
|
Принято
|
1,04
|
27
|
Средняя температура газов перед турбиной, К
|
T 1т
|
|
804,8
|
28
|
Средняя изобарная теплоемкость воздуха , кДж/(кг*К)
|
с рв
|
Принято
|
1,004
|
29
|
Средняя изобарная теплоемкость газа , кДж/(кг*К)
|
с рг
|
Принято
|
1,1
|
30
|
Показатель изоэнтропы :
|
|
|
|
для воздуха
|
k в
|
Принято
|
1,4
|
для газа
|
k г
|
Принято
|
1,35
|
31
|
Температура надувочного воздуха в ресивере, К
|
T s.
|
|
316
|
32
|
Температура забортной воды, К
|
T з.в.
|
Принято
|
296
|
33
|
Относительная потеря тепла с отработавшими газами
|
|
Принято
|
0,44
|
34
|
Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг
|
Q н
|
Принято
|
41200
|
35
|
Относительная доля тепла, потерянная от охлаждения корпуса турбины
|
|
Принято
|
0,015
|
36
|
Понижение температуры в газовпускном корпусе турбины, К
|
ΔT гк
|
|
16,51
|
37
|
Средняя температура газов перед соплами турбины, К
|
T 0т
|
|
788,29
|
38
|
Средняя входная скорость газа на сопловые лопатки турбины, м/с
|
с вх
|
Принято
|
80
|
39
|
Полное давление газа перед соплами ,кПа
|
p*0т
|
|
316,572
|
40
|
Плотность газа перед сопловыми лопатками турбины , кг/м3
|
ρ 0т
|
|
1,418
|
41
|
Газовая постоянная, кДж/(кг*К)
|
R г
|
|
0,289
|
42
|
Полная температура газа перед соплами, К
|
T *0т
|
|
791,199
|
43
|
Входная энергия газа, кДж/кг
|
h вх
|
|
3,2
|
44
|
Параметры воздуха на срезе всасывающего фильтра компрессора:
|
|
|
|
давление, кПа
|
p 0т
|
Задано
|
106
|
температура, К
|
T а
|
Задано
|
296
|
45
|
Давление воздуха во входном сечении впускного корпуса компрессора, кПа
|
p 0к
|
|
104
|
46
|
Перепад давлений на воздушном фильтре, кПа
|
Δp ф
|
Принято
|
1
|
47
|
Эффективный КПД турбины
|
η eт
|
Принято
|
0,81
|
48
|
Адиабатный КПД компрессора
|
η ак
|
Принято
|
0,85
|
49
|
Относительный перепад температур в турбине
|
 
|
|
0,234
|
50
|
Относительный перепад температур в компрессоре
|
|
|
0,471
|
51
|
Давление надувочного воздуха за компрессором (расчетное), кПа
|
р′к
|
|
464,19
|
52
|
Перепад давления на воздухоохладителе , кПа
|
Δр во
|
Принято
|
2
|
53
|
Давление надувочного воздуха за компрессором (принято), кПа
|
р к
|
|
372
|
54
|
Количество ТК , шт
|
i тк
|
Принято
|
2
|
55
|
Расход воздуха на один компрессор, кг/с
|
G к
|
Gк = Gв/i
|
13
|
56
|
Расход газа через турбину ТК, кг/с
|
G т
|
Gт= Gк
|
13
|
|
Скачать 1.06 Mb.