柴油机涡轮机增压技术 第2版 教学课件 作者 陆家祥 电子课件 第一章.ppt

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1、柴油机涡轮增压技术陆家祥山东大学2018.8第一章概论1.1名词解释1.增压压力2.增压比3.增压度1.1.1反映增压程度方面1.定压增压2.脉冲增压1.1.2反映涡轮进口气流压力稳定程度和能量利用程度方面1.单级涡轮增压2.二级涡轮增压1.1.3反映增压器级数多少方面1.惯性增压2.气波增压1.1.4反映驱动压机能量形式方面3.机械增压4.机械增压5.复合增压1.2涡轮增压器1.离心式压气机结构1.2.1离心式压气机2.离心式压气机工作原理压气机的主要性能参数(1-11)（1-12）3.离心式压气机的特性图1-21压气机的性能曲线及其绘制

2、方法转速一定时，曲线的特点1)在某一流量下，压比和效率有最大值;2)流量减小到某一值时，发生喘振;3)流量增大到某一数值时，出现阻塞。压气机的喘振定义：当流量减少到某一数值时，压气机中的气流发生强烈的低频脉动，引起叶片振动，产生很大噪声，称之为喘振。喘振成因分析：1)导风轮入口处：a)流量等于设计流量－不喘振b)流量大于设计流量－不喘振c)流量小于设计流量－喘振2)叶片扩压器入口处a)流量等于设计流量－不喘振b)流量大于设计流量－不喘振c)流量小于设计流量－喘振按气体在涡轮中流动的方向分类：（1）轴流式：燃气沿近似与叶轮轴平行的方向流过涡轮。特

3、点：体积大，流量范围宽，在大流量范围内效率较高；应用：大型涡轮增压器。（2）径流式:燃气流动方向是近似沿径向由叶轮轮缘向中心流动，出口处转为轴向。特点：单级膨胀比大，结构紧凑，体积小，小流量范围效率高，叶轮强度好，转速高；应用：中、小型涡轮增压器。（3）混流式:燃气沿与涡轮轴倾斜的锥面流过叶轮。特点：特性介于轴流式和径流式之间；应用：越来越多。1.2.2涡轮1.涡轮的分类按燃气在涡轮中的焓降分类：（1）冲击式:燃气的压力和温度在喷嘴中全部转化为动能，依靠燃气动能在叶片通道中转弯产生的离心力对叶轮形成的冲击力矩推动叶轮作功。特点：叶轮中燃气不膨胀

4、，叶轮前后气体压力不变，焓降为零；（2）反力式:燃气的一部分能量在喷嘴中转化为动能，另一部分在叶轮通道中继续膨胀转化为动能的同时依靠气流与叶片相对速度增加所产生的反作用力推动涡轮作功。特点：气流速度低，叶片弯曲程度小，损失小，效率高；应用：广泛，尤其是高压比涡轮。（1）轴流式涡轮的结构蜗壳：蜗壳按进气方向分类：轴向进气径向进气切向进气蜗壳按进口数分类：单进口多进口特殊结构：轴承支承和润滑油腔；冷却水夹层。2涡轮的结构（2）径流式涡轮的结构蜗壳作用：将废气以较小的流动损失均匀分布到喷嘴环入口。蜗壳效率：蜗壳进气状态和膨胀比一定的条件下，压力能转化

5、为动能的实际转化量与定熵转化量之比。喷嘴环作用：使废气膨胀加速并按规定方向进入叶轮。喷嘴环效率：进气状态和膨胀比一定的条件下，压力能转化为动能的实际转化量与定熵转化量之比。工作叶轮作用：将气体动能转化为机械能。叶轮效率：在叶轮进气状态和膨胀比一定的条件下，气体对叶轮的实际作功与定熵过程对叶轮作功之比。排气壳作用：收集废气，送入大气。形状：渐扩形，使气体膨胀充分，降低叶轮背压。涡轮的级：一列与外壳相联的喷嘴环一列与轴相联的叶轮3.涡轮的工作原理：（1）叶轮进、出口速度三角形－叶轮旋转的线速度；－气体由喷嘴流出的绝对速度；分为径向分速度轴向分速度－

6、气体流入叶轮时的相对速度；－叶轮入口绝对速度的气流角；－叶轮入口相对速度的气流角；－气体在叶轮出口的绝对速度；－气体由叶轮流出时的相对速度；－叶轮出口绝对速度的气流角；－叶轮出口相对速度的气流角。－叶轮入口的轮周线速度，－叶轮出口等流量平均半径处的线速度，其他符号的含义与轴流式涡轮相同。（2）涡轮工作过程的焓熵图气体对涡轮作功的表达式理想过程：功＝涡轮入口滞止焓－定熵过程叶轮出口静焓实际过程：反力度（反动度）：叶轮中的焓降/总焓降轴流式涡轮，径流式涡轮，纯冲动式涡轮（3）涡轮主要工作参数1）定熵效率：实际过程气体对涡轮作功与理想的定熵过程气体对

7、涡轮作功的最大可用能量之比。2）膨胀比：涡轮进口气体滞止压力与涡轮出口气体静压力之比。3）流量：单位时间内通过涡轮的气体质量。折合流量：非设计工况下的相似流量与设计工况下的相似流量之比。相似流量：不同入口气体状态时，常用无量纲相似流量4）涡轮转速：与压气机转速相等，统称涡轮增压器转速。相似转速：5）速比为工作叶轮入口处的叶轮线速度。轴流式：、径流式：为假象燃气从进口状态不对外作功而定熵膨胀到涡轮出口压力所能达到的速度。4．涡轮特性曲线(1)流量特性曲线阻塞：当转速一定时，相似流量随膨胀比的增大而增加，直至达到流量最大值。若再继续增大膨胀比，涡轮

8、流量也不会再增加，这时的流量称阻塞流量。★喷嘴出口（2）效率特性曲线：在膨胀比一定的情况下，涡轮的定熵效率与速比之间的关系。设计工况时，效率最高，偏离