Обеспечение баланса мощности турбины и компрессора в комбинированном двигателе

Условие баланса мощности газотурбонагнетателя

Если газовая турбина находится на одном валу с компрессором, то, очевидно, что мощность, развиваемая турбиной, равна мощности, потребляемой компрессором: NT = NK. Предположим, что при этом газотубонагнетатель полностью обеспечивает воздухоснабжение двигателя. Расход воздуха через двигатель определится равенством:

Gk = (ge Ne α L’ o φa) / 3600 кг/сек , (№1)

Адиабатная работа сжатия и вытеснения в компрессоре равна:

Lk = K (K-1) -1 Rв To [(Pk / Po) (K-1) / К — 1] кгм/кг (№2)

  • где k = 1,4 — показатель адиабаты сжатия воздуха;

Rв = 29,27 кгм/кгоС — газовая постоянная воздуха.

Величина работы Lк определяется площадью диаграммы 3-4-5-6 на рис. №1. С учетом потерь энергии в компрессоре мощность, необходимая для его привода, может быть найдена по формуле:

= Gк Lк / (102 ηад ηмк) кВт., (№3)

  • где ηад — адиабатный КПД компрессора (учитывающий внутренние потери);
  • ηмк — механический КПД компрессора.

Массовый расход газа через турбину Gг больше расхода воздуха через компрессор на величину Gт расхода топлива в двигателе:

= Gк + Gт = Gк + ge Ne / 3600 кг/сек . (№4)

Адиабатная работа расширения газа в турбине оценится как:

Lт = (K1 / (K1 — 1)) RгTт [ 1- (Pг / Pт) 1 -1) / К1]  кгм/кг (№5)

  • где K1 ≈ 1,35 — средний показателиь адиабаты расширения газов:
  • Rг ≈ 29,2 — газовая постоянная выпускных газов, кгм/кг0С;
  • Тт — температура газов перед турбиной, 0К;
  • Рт, Рг — давление газов перед и после турбины, кг/см2.

Величина работы расширения газов в турбине определяется площадью 1-e-f-2 рис. №1. С учетом внутренних и внешних потерь в турбине ее располагаемая мощность равна:

Nт = (( G Lт ηit ηмт) / 120)Ке  кВт. , (№6)

  • где ηit и ηмт — внутренний и механический кпд турбины;
  • Ке — коэффициент импульсности.

Для полного обеспечения двигателя воздухом должно выполняться равенство:

Gk Lk / ( 120 ηag ηmk ) = ((Gт  Lт ηit ηмт) / Ke, (№7)

Мощность, потребная для привода компрессора, должна быть равна располагаемой мощности газовой турбины. В том случае, когда мощность газовой турбины недостаточна для обеспечения потребностей компрессора, то имеет место “небаланс мощностей”. Недостающую мощность необходимо восполнять от какого-то постороннего источника.

Газотурбонагнетатель судового дизельного двигателя

Если же Lk < Lт, то баланс достигается за счет увеличения производительности компрессора, понижения температуры газов перед турбиной с увеличением противодавления после турбины. Такой газотурбонагнетатель имеет резерв для дальнейшей форсировки двигателя.

Смотрите также:

б) Особенности баланса мощности ГТН у 4-гактных двигателей
в) Особенности баланса мощности ГТН у 2-тактных дизелей

Август, 13, 2016 319 0
Читайте также