На нашем сайте авто напрокат недорого по низким ценам.
Главная Двигатели внутреннего сгорания Наддув двигателей внутреннего сгорания Полное преобразование в кинетическую энергию при отсутствии противодавления на выпуске
Полное преобразование в кинетическую энергию при отсутствии противодавления на выпуске

Предполагается, что при идеальном процессе выпуска, т. е. в случае равенства противодавления на выпуске двигателя и внешнего давления, вся энергия выпускных газов может быть использована в чисто активной турбине. Процесс, в котором отсутствуют потери, изображен на рис. 7.3.

Состояние, соответствующее концу расширения в цилиндре, здесь также обозначено индексом ц. Работа расширения, соот­ветствующая площади вертикально заштрихованного треуголь­ника 0ц4, может быть затрачена на получение работы компрес­сора Lк, которой соответствует наклонно заштрихованная пло­щадь 12аЬ. Выталкивание газов из цилиндра осуществляется под давлением p4, т. е. теоретически без затрат работы. Работа, соот­ветствующая треугольной площади, HЦтр рассчитывается путем вычитания из изоэнтропийной работы расширения (площадь под линией ц4) работы, соответствующей площади четырехуголь­ника 04dс.

Для 1 кг справедливо уравнение:


Приводимый ниже пример рассчитывается для идеального газа (воздуха) при следующих параметрах: Тц = 1200 К; pц = 8 бар = 8 • 105 Н/м2; р4 = 1 бар = 105 Н • м2; R = 287 Дж/кг • К; ср = 1005 Дж/кг•К; k = 1,4; р2 = 2 бар = 2•105 Н/м2. Тогда

Несмотря на то, что Hк ад при этом составляет только 27% от теоретически располагаемой работы расширения Hц тр, едва ли возможно при высоком уровне потенциальной энергии в точке ц достичь таким путем баланса мощностей компрессора и турбины, даже если энергия выпускных газов переносилась бы к турбине не в виде чистой скоростной волны, а в виде волны давления и ско­рости. Над критический и затем значительно изменяющийся пере­пад давлений в выпускном органе приводит к низким к. п. д. преобразования потенциальной энергии в кинетическую в вы­пускном органе, транспортировки энергии в трубопроводе и преобразования ее в турбине.

Баланс эффективных мощностей компрессора и турбины и необходимый для разгона турбокомпрессора избыток мощности турбины могут быть достигнуты только при низком исходном уровне, т. е. также при очень низком давлении наддува, так как при этом разница между располагаемой энергией на стороне вы­пуска и теоретическим напором компрессора с самого начала на­много больше, а перепад в выпускном органе также с самого начала ниже, т. е. не так долго является над критическим. Пояс­ним это на следующем примере. Пусть давление в цилиндре рц в конце процесса расширения составляет 4,2 бар, т. е. давление, которое практически достигается без применения наддува. Пусть также температура в этой точке равняется 1200 К. Тогда распола­гаемую энергию, соответствующую площади треугольника 0ц4 на рис. 7.3, найдем по уравнению (7.6)


Если предположить, что давление р2 должно составлять также только 1/4 от давления рц, т. е. 1,05 бар, то адиабатный напор компрессора получится равным

Это составит лишь около 3% от располагаемой энергии; та­ким образом, даже при очень низком к. п. д. может быть обеспе­чен избыток мощности турбины; к тому же практически часть располагаемой энергии переносится к турбине в виде волны дав­ления.