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.

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%.

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.

На рис. 139 и 140 по оси ординат отложены значения степени повышения давления в компрессоре я_к, 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 — ?р_глуш) до давления р_к равна

Адиабатный к. п. д. компрессора характеризует совершенство проточной части его.

Отношение адиабатной работы сжатия к эффективной L_ек называется эффективным к. п. д. компрессора

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.

Напорная способность центробежного нагнетателя характеризуется коэффициентом напора

Мощность газовой турбины N_т газотурбонагнетателя, кинематически не связанного с двигателем, должна равняться мощности компрессора N_т = N_к.

Мощность, развиваемая газовой турбиной, равна

где G_г — расход газов турбиной в кг/сек;

L_ад.т — работа адиабатного расширения 1 кг газа в кГ·м/кг;

?_т — эффективный к. п. д. газовой турбины.

Если принять давление газов перед турбиной р_т постоянным (т. е. будем рассматривать газовую турбину постоянного давления), то работа адиабат­ного расширения 1 кг газа в турбине будет равна

где k₁ — показатель адиабатного процесса расширения выпускных газов; колеблется от 1,31—1,34;

R_т — газовая постоянная выпускных газов;

p₀? — давление газов за турбиной;

Т_т — температура газов перед турбиной.

Температура газов перед турбиной определяется как температура смеси Т_см, 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

Температура смеси, или, как ее называют, температура газов перед тур­биной, будет равна

Температура газов в выпускном коллекторе Т_г может быть определена по формуле (89) или по следующей формуле, полученной из уравнения ба­ланса энергии за процесс выпуска:

Зависимость давления газов перед турбиной р_т и давления наддувоч­ного воздуха р_к определяется из уравнения равенства мощностей турбины и нагнетателя:

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