Газотурбонагнетатель представляет собой агрегат, состоящий из центробежного компрессора (нагнетателя) и газовой турбины.
Ротор турбины в таком агрегате закрепляется на одном валу с ротором центробежного компрессора.
На рис. 138 представлен газотурбокомпрессор конструкции ЦНИДИ, имеющий одноступенчатую осевую газовую турбину и центробежный компрессор. Параметры турбокомпрессоров отечественного производства приведены в табл. 7. Значения, приведенные в п. 4 табл. 7, характеризуют диапазон степеней сжатия турбокомпрессоров данного типоразмера, который может иметь модификация низкого, среднего и высокого давления воздуха со степенями сжатия, соответственно равным 1,35—1,6; 1,6—2,0; 2,0—2,5. Значения температур выпускных газов, приведенные в п. 5 и 6, по обоснованному требованию заказчика могут быть изменены в сторону повышения для ряда ТКР до 700—750° С со снижением моторесурса на 30%, для ряда ТК — до 650, 700° С соответственно. Для наддува дизелей с пониженной температурой выпускных газов допускается изготовление турбокомпрессоров, рассчитанных на длительную работу при температуре 500° С и кратковременную при температуре 550° С.
![Газотурбокомпрессор конструкции ЦНИДИ Газотурбокомпрессор конструкции ЦНИДИ](/images/stories/DVS-sudno/401-500/467.gif)
Под моторесурсом турбокомпрессора понимается срок службы ротора. В течение этого срока возможна замена подшипников не более двух раз, но не чаще чем через 2 000 ч. В п. 9 указаны значения моторесурса для турбокомпрессоров модификации среднего давления. Для модификации турбокомпрессора низкого давления эти значения увеличиваются на 50%, а для модификации высокого давления могут быть снижены на 30%.
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/468.gif)
Габариты и вес (см. в табл. 7) турбокомпрессоров приведены без глушителя всасывания, кронштейна и охлаждающей воды. Средняя часть корпуса турбокомпрессоров (для ТКР 8,5; 11; 14; 18; 23) изготовляется из легких сплавов, а у остальных — из легкого сплава изготовляется корпус компрессора.
На рис. 139 и 140 приведены диапазоны расходов воздуха для одного типоразмера турбокомпрессора (см. табл. 7). Обеспечение указанных диапазонов расходов воздуха в одном типоразмере турбокомпрессора и настройка на требуемую степень сжатия компрессора осуществляются за счет изменения проточной части компрессора и турбины. Допускается отклонение пропускной способности турбины в пределах ±3% от заданного значения.
![Кривые диапазона производительности воздуха турбокомпресорами Кривые диапазона производительности воздуха турбокомпресорами](/images/stories/DVS-sudno/401-500/469.gif)
На рис. 139 и 140 по оси ординат отложены значения степени повышения давления в компрессоре як, а по оси абсцисс — расход воздуха Q н. м3/сек.
Газоподводящие корпуса турбины рассматриваемых турбокомпрессоров могут выполняться с одно-, двух-, трех- и четырехсторонним подводом. Корпус компрессора может выполняться с одним и двумя отводами воздуха. Нормальное направление вращения ротора — против часовой стрелки, если смотреть со стороны компрессора.
Конструкция турбокомпрессора, вес которого превышает 35 кг, должна предусматривать возможность крепления его на двигателе специальным кронштейном.
Работа адиабатного сжатия 1 кг воздуха от начального давления (р0 — ?рглуш) до давления рк равна
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/470.gif)
Адиабатный к. п. д. компрессора характеризует совершенство проточной части его.
Отношение адиабатной работы сжатия к эффективной Lек называется эффективным к. п. д. компрессора
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/471.gif)
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/472.gif)
Механические потери в компрессоре состоят из потерь от трения в подшипниках, потерь на привод в действие масляного насоса и др. Эти потери оцениваются механическим к. п. д.
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/473.gif)
Напорная способность центробежного нагнетателя характеризуется коэффициентом напора
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/474.gif)
Мощность газовой турбины Nт газотурбонагнетателя, кинематически не связанного с двигателем, должна равняться мощности компрессора Nт = Nк.
Мощность, развиваемая газовой турбиной, равна
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/475.gif)
где Gг — расход газов турбиной в кг/сек;
Lад.т — работа адиабатного расширения 1 кг газа в кГ·м/кг;
?т — эффективный к. п. д. газовой турбины.
Если принять давление газов перед турбиной рт постоянным (т. е. будем рассматривать газовую турбину постоянного давления), то работа адиабатного расширения 1 кг газа в турбине будет равна
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/476.gif)
где k1 — показатель адиабатного процесса расширения выпускных газов; колеблется от 1,31—1,34;
Rт — газовая постоянная выпускных газов;
p0? — давление газов за турбиной;
Тт — температура газов перед турбиной.
Температура газов перед турбиной определяется как температура смеси Тсм, состоящей из продуктов сгорания и продувочного воздуха, определяемого коэффициентом избытка продувочного воздуха ?1.
Приравнивая теплосодержание смеси газов сумме теплосодержаний отдельных компонентов до их смешения, будем иметь
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/477.gif)
Температура смеси, или, как ее называют, температура газов перед турбиной, будет равна
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/478.gif)
Температура газов в выпускном коллекторе Тг может быть определена по формуле (89) или по следующей формуле, полученной из уравнения баланса энергии за процесс выпуска:
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/479.gif)
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/480.gif)
Зависимость давления газов перед турбиной рт и давления наддувочного воздуха рк определяется из уравнения равенства мощностей турбины и нагнетателя:
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/481.gif)
Уравнение (206) позволяет определить возможное давление наддувоч- нфго воздуха в зависимости от давления и температуры газов перед турбиной и от к. п. д. газотурбокомпрессора ?гтк = ?т ?к.
Эффективный к. п. д. газотурбокомпрессора можно определить из уравнения равенства работ турбины и компрессора.
Действительная работа газовой турбины
![](/images/stories/DVS-sudno/401-500/482.gif)
|