DSC01585

Ry». W-S. Rozkład prędkości na wylocie • wirnika *pr«śarki odśrodkowej

Rys. 3M Dyfasor sprężarki MMMdkowtf

kum

kg

0

Udn

R r.

k Gm

samo* bodowych powinny mieć JHHH prftU(flćti ibnidwi wirników: l sowo obr nun rafxvł turbina sprężarka ..30000 ot»r'młn turbina napędowa.

Bitnej H 3)0 KM turbina dośrodkowa fest a (Hi osiowa, iwłntcM pod względem spraw-Imilśw wytwarzania i możliwości realizacji dużego ciśnienia w jednym stopniu.

Ul - Sprężarki odśrodkowe

Hn wytwarzający spaliny w turbospalinowym silniku nMcbodowym składa się zwykle ze sprężarki napędzanej twfctns i komory spalania. Sprawność silnika zależy bespo-IMMeod ciśnienia powietrza dostarczanego przez sprężarkę i sprawności sprężarki. Sprawność sprężarki powinna moż-jak najmniej zmniejszać się przy odchyleniu warunków pracy od znamionowych, tj. przy zmianie natężenia przepływu powietrza. Niestateczna praca sprężarki, charakte-iyiująca się gwałtownymi zmianami ciśnienia i natężenia przepływu powietrza jest niedopuszczalna.

Silniki turbosnalinowe wyposaża się wyłącznic w sprężarki dynamiczne, które wytwarza ta ciśnienie kosztem spadku energii kinetycznej, a zatem i prędkości gazu. Są to albo sprężarki osiowe o równoległym do osi obrotu wirnika, ogólnym kierunku przepływu gazu w przestrzeni płerście-fllowej, współ środkowej z osią obrotu wirnika, albo sprężarki promieniowe o promieniowym, pomiędzy płaszczyznami prostopadłymi do osi obrotu wirnika, ogólnym kierunku przepływu. Sprężarki osiowe stosowane są w silnikach turbinowych dużych mocy. W samochodowych silnikach turbospalinowych stosowane są wyłącznic sprężarki promieniowe o odśrodkowym kierunku przepływu powietrza, tnr. sprężarki odśrodkowe.

Na stopień sprężarki odśrodkowej składają się kanał wlotowy, wirnik z łopatkami, dyfuzor oraz kanał wylotowy (rys. 39-6). W samochodowych silnikach turbospalinowycn stosowane są najczęściej jednostopniowe sprężarki odśrodkowe, z wirnikami o wlocie jednostronnym. W kanale wlotowym sprężarki może znajdować się kierownica wlotowa. odchylająca powietrze od osi obrotu wirnika o kąt

wiglrdntj na wlocie <io wirnika

•t*“ 18 . .20° w kierunku obrotu wirnika. W stosunku do ■PŚfci, jako części ruchomej, istotna jest prędkość względna HHm w równa geometrycznej różnicy prędkości bez-Hi c i prędkości obwodowej u. Na wlocie do wirnika

WÓJ 1-1) w, — c, i (— u_t) (rys. 39-7).

M wygięćui łopatek na wlocie do wirnika jest o 2.. .4* IH od kąta odchylenia prędkości względnej w. od SMpl osiowego. Łopatki wirników sprężarek odsrodko-

rHPywkkb prędkościach obwodowych wykonywane są ^^iMpinlBweze względów wytrzymałościowych. Względ-Mtoóć powietrza w kanale międzyłopatkowym wirnika prędkości promieniowej, spowodowanej MMMMM Siły odśrodkowej, i prędkości kątowej skierowanej Mi obrotu wirnika, spowodowanej bezwład-Prędkość względna powietrza na wylocie ■BSpjj 2-2) odchylona jest od kierunku pro-kierunku przeciwnym do obrotu wirnika Plgdkość bezwzględna powietrza na wylocie

z wirnika c. odchylona jest o kąt ot- — 14. Wod prędkość I obwodowej wirnika Prędkości bezwzględne c i wżfłęufiś w, na wlocie / i na wylocie 2    .

x wirnika sprężarki można rot-1-^!-

łożyć na składowe obwodowe u, osiowe a oraz promieniowe r.

Składowa obwodowa prędkości bezwzględnej na wlocie do wirnika C|a •- 4i >    . 90 m/sefe. Skła

dowa obwodowa prędkości bezwzględnej na wylocie z wirnika • /<«_a, gdzie H_a — prędkość obwodowa na średnicy zewnet rz-nej wirnika, u — 0,8.. ,0,0 — stopień zmniejszenia przekazywanej przez wirnik energii, zależny od liczby łopatek wirnika.

Praca wewnętrzna stopnia sprężarki odśrodkowej

I - ^c** ^ut - ^cv* "i . . «3 _ ... , . «l fia «| *22

fr,

gdzie: a ■ * praca brodzenia wirnika w powietrzu otacza Ją-

kgm

cym wirnik, współczynnik * * 0,04. . 0,08, g, % 9,81 ^ j

zamiennik technicznych jednostek masy na kilogramy. W dyfuzorze sprężarki (rys.

39-9). wskutek zwiększania się pola przekroju wylotowego w stosunku do pola przekroju wlotowego, zmniejsza się prędkość powietrza i jednocześnie wzrasta ciśnienie. Zastosowanie łopatek w dyfuzorze pozwala zmniejszyć wymiary sprężarki i straty tarcia.

W samochodowych silnikach turbospalinowych stosowane są l_ wyłącznie niećhłodzone sprężarki dynamiczne, dla ktorychl można pominąć wymianę ciepła między powietrzem a ściankami kanałów przepływowych. Przy braku wymiany ciepła sprężanie powietrza w sprężarce przebiega adiabatycznie. Ze względu na duże prędkości przepływu, wskutek pracy sil tarcia strumienia powietrza, następuje nieodwracalne sprężanie adiabatyczne.

Praca nieodwracalnego sprężania adiabatycznego

(-

gdzie: R - 29,27    - stała gazowa powietrza. T₀ °K —

a

temperatura początku sprężania, .t — spręż sprężarki, czyli stosunek ciśnienia powietrza za sprężarką do ciśnienia powietrza przed sprężarką, * -1,4 wykładnik adiabaty sprężania odwracalnego dla powietrza, n » 1,55.. .1,79 — wykładnik adiabaty sprężania nieodwracalnego dla sprężania powietrza w sprężarce odśrodkowej

Wykładnik adiabaty sprężania nieodwracalnego powietrza wynosi średnio: kanał wlotowy n 1,35. 1,38, wirnik n *- 1,44.. .1,48. dyfuzor bez łopatkowy n - 1,8 . 2,0, dyfuzor łopatkowy n — 1,6... 1,7, kanał wylotowy n — m 1,8... 1,9. Praca odwracalnego sprężania adiabatycznego (bez uwzględnienia tarcia)

Sprawność adiabatyczna sprężarki

(»do ⁿ    1

óE!

n ⁿ - 1

Dla Jednostopniowych sprężarek odśrodkowych 17*0 ---~ 0,76.. .0,80.

Sprawność hydrauliczna sprężarki ^    .

g»

Dla jednostopniowych sprężarek odśrodkowych ///, — 0,00— 0,65. Ze względów wytrzymałościowych prędkość obwodowa na zewnętrznej średnicy wirnika </, nie powinna przekraczać 480 m/sek. Wobec powyższego spręż jednostopniowych sprężarek odśrodkowych nieznacznie przekracza 4.

185