Центробежные компрессоры, работающие с приводом от ГТУ

К началу 1940 г. появляются первые практические результаты работ, проводившихся в СССР в области создания газотурбинных воздушно-реактивных двигателей, у которых предварительное сжатие поступающего в камеры сгорания двигателя атмосферного воздуха обеспечивалось компрессором, приводимым в действие газовой турбиной, использующей энергию истекающих из камер сгорания выхлопных газов. В 1938 — 1939 гг. под руководством В. В. Уварова были построены опытные газотурбинные установки ГТУ-3 мощностью по 1150 л. с. для самолета ТБ-3, выполненные по схеме турбовинтового двигателя. В 1938 г. А. М. Люлька, работавший в Харьковском авиационном институте в коллективе, создававшем паротурбинную силовую установку для тяжелого бомбардировщика А. Н. Туполева, разработал проект реактивного турбодвигателя РТД-1 с тягой 500 кгс с одно- или двухступенчатым центробежным компрессором с приводом от газовой турбины. Особенностью этого двигателя была относительно низкая температура газов перед турбиной (650° — 700°С), Принятые конструктивные решения и термодинамические параметры РТД-1 обеспечивали его создание в сравнительно короткие сроки на основе освоенных в то время промышленностью материалов. Расчетная оценка, выполненная А. М. Люлькой, показала, что одноместный самолет с двигателем РТД-1 может достичь скорости 900 км/ч [18]. [c.426]

Подставив значение в выражение для /д, получим уравнение работы, затрачиваемой на привод центробежного компрессора [c.252]

Действительная техническая работа поршневого или центробежного компрессора отличается от теоретической, меньшее значение которой в охлаждаемом компрессоре при изотермическом сжатии и наибольшее - в неохлаждаемом компрессоре при адиабатном сжатии. Эффективность работы реального охлаждаемого компрессора характеризуют изотермическим к. п. д., равным отношению теоретической технической работы при изотермическом сжатии к действительной работе, затрачиваемой на привод компрессора (за вычетом механических потерь), т. е. [c.87]

Большое внимание уделял B. . Стечкин осевым компрессорам — машинам, имевшим значительно больший к. п. д. на расчетном режиме и меньший мидель, чем центробежные компрессоры. По этому вопросу Академией им. П. Е. Жуковского в 1947 г. издан конспект лекций B. . Стечкина. Эти лекции содержат обобщение ряда вопросов теории и расчета и фактически являются первым изложением систематизированного инженерного расчета по осевым компрессорам. В этой же работе приводится доказательство теоремы П. Е. Жуковского о подъемной силе профиля в решетке для сжимаемой жидкости, доложенное ПТК академии в 1944 г. [c.154]

Техническая работа, непрерывно совершаемая потоком, в турбинах приводит во вращение лопатки рабочего колеса в нагнетателях, в частности в центробежных компрессорах, техническая работа затрачивается на вращение рабочих лопаток колеса компрессора. [c.22]

Основными параметрами, характеризующими работу центробежного компрессора, являются расход воздуха через компрессор, степень повышения давления и КПД компрессора. Применяемые в настоящее время для наддува двигателей внутреннего сгорания центробежные компрессоры имеют весьма широкий диапазон изменения этих параметров. Так, степень повышения давления меняется от 1,2 в компрессорах с приводом от вала двигателя, используемых в ряде случаев в качестве второй ступени наддува, до 3—3,5 и более в компрессорах форсированных комбинированных двигателей. В одной ступени возможно получение степени повышения давления порядка 10. В настоящее время считают целесообразным ограничивать степень повышения давления в центробежном компрессоре величиной примерно 3,5— 4,0, а при больших ее значениях переходят на двухступенчатый наддув. Окружные скорости рабочего колеса компрессоров современных комбинированных двигателей на периферии превышают 400 м/с, поэтому для обеспечения высокой прочности колеса необходимо применение высококачественных материалов. [c.114]

Газотурбинный наддув импульсного типа или постоянного давления со свободным турбокомпрессором. Турбокомпрессор состоит из осевой турбины и центробежного компрессора после компрессора воздух охлаждается. При пуске двигателя ротор турбокомпрессора предварительно раскручивается с помощью пускового воздуха. На двигателе обычно устанавливается не менее дву.ч турбокомпрессоров для увеличения надежности установки Для обеспечения надежной работы на холостом ходу, при малой нагрузке и пуске иногда применяется отдельный компрессор с независимым приводом, В некоторых двигателях подпоршневая полость использовалась в качестве второй ступени наддува,в ко- [c.254]

Наддув по этой системе увеличивает мощность двигателя. Это происходит в том случае, когда прирост мощности от нагнетателя превышает мощность, потребляемую приводом. Следует отметить, что этот избыток мощности снижается по мере уменьшения нагрузки двигателя вследствие увеличения относительной работы, затрачиваемой на привод нагнетателя. Из-за расхода части полезной работы двигателя на привод нагнетателя его экономичность снижается. В качестве наддувочных агрегатов обычно используют нагнетатели объемного типа и центробежные компрессоры. Центробежные компрессоры компактны вследствие их большой быстроходности. Однако ненадежность механического привода центробежного компрессора и повышенная шумность агрегата при работе снижают его достоинства. Как правило, приводные центробежные компрессоры используют для наддува четырехтактных двигателей. В двухтактных двигателях наибольшее распространение имеют объемные нагнетатели типа Рут. [c.318]

Установка работает следующим образом. Воздух, засасываемый из атмосферы через патрубок 3, сжимается в центробежном компрессоре 4 и, проходя через регенератор (теплообменник) 6, но трубопроводу 7 поступает в камеру сгорания 11. Топливный насос 1 по топливопроводу 16 нагнетает топливо к форсунке 10, через которую впрыскивает его в камеру сгорания. Из камеры сгорания 11 продукты сгорания устремляются через направляющие 15 и рабочие 5 лопатки компрессорной турбины 14, а затем через направляющие 13 и рабочие 12 лопатки тяговой турбины 8 в теплообменник 6. Компрессорная турбина приводит в действие компрессор и вспомогательные механизмы (топливный 1 и масляный 2 [c.73]

На дизеле для повышения мощности применен двухступенчатый наддув с промежуточным охлаждением воздуха (после турбокомпрессоров). К первой ступени воздухоснабжения относятся два газотурбинных компрессора, работающих параллельно. Эти турбокомпрессоры выполняют около 80% работы по сжатию воздуха. Вторая ступень — центробежный нагнетатель с приводом от коленчатого вала. [c.92]

Схемы силовых установок ГПА с поршневыми ДВС и газотурбинными двигателями приведены на рис. 17.21, 17.23. На этих установках получаемая работа теплового двигателя используется для привода исполнительных механизмов — поршневых или центробежных компрессоров. [c.299]

Турбокомпрессор (рис. 23) предназначен для подачи воздуха в дизель под избыточным давлением с целью увеличения мощности и экономичности дизеля. Он расположен на кронштейне с переднего торца дизеля и состоит из одноступенчатой осевой турбины, работающей за счет энергии выпускных газов, и одноступенчатого центробежного компрессора. Колесо компрессора и диск турбины смонтированы на одном валу ротора. Принцип работы турбокомпрессора заключается в следующем отработанные газы из цилиндров дизеля по коллекторам и газовой улитке поступают к сопловому аппарату, в сопловом аппарате расширяются, приобретая необходимое направление и высокую скорость, и направляются на лопатки рабочего колеса турбины, приводя во вращение ротор. Газы из турбины выходят по выпускному патрубку в глушитель, а затем в атмосферу. [c.38]

Этот класс двигателей в настоящее время наиболее широко применяется в авиации. В этих двигателях сжатие воздуха осуществляется в диффузоре вследствие скоростного напора и в компрессоре (осевом или центробежном), имеющем высокую степень повышения давления. Из компрессора воздух подается в камеру сгорания, а затем продукты сгорания поступают на газовую турбину, где, расширяясь, производят работу, идущую на привод компрессора. Окончательно расширение газа до атмосферного давления происходит [c.172]

Отмечалось [138], что замена многих стальных деталей компрессора деталями из титановых сплавов обеспечивает снижение в них напряжений от центробежных сил к, таким образом, увеличивает надежность работы реактивного двигателя. По данным этой работы, применение титановых сплавов вместо стали уменьшает массу двигателей на 35—40%, что приводит к увеличению полезного груза п обеспечивает ежегодный доход авиакомпаний на 60—267 фунтов стерлингов на 1 кг титана, несмотря на то, что стоимость производства титановых деталей вдвое выше, чем стальных. Один фунт экономии массы двигателя оправдывает удорожание двигателя на 100—300 долл. в зависимости от назначения и степени доводки двигателя [126]. [c.426]

Очень легкий режим характеризуется постоянством скорости и направления рабочих движений. При этом отношение наибольшей нагрузки к средней не превышает 1,2, число включений механизма не выходит за пределы 20—50 в час. Обычно при этом и продолжительность включений двигателей не превышает 50—60% (отношение продолжительности работы под нагрузкой ко всему рабочему времени). Этот режим работы характерен для приводов смесительных машин, машин для сортировки и промывки каменных материалов, центробежных насосов, насосов компрессоров, вентиляторов и воздуходувок. [c.43]

При достижении минимального давления в главных резервуарах клапан ЗРД отключает подачу воздуха от цилиндра управления золотника наполнения, и пружина переводит золотник в такое положение, при котором круг циркуляции гидромуфты вновь сообщается с масляной магистралью. Масло под давлением по каналу управления поступает в полость над мембраной клапана 6 опорожнения и прижимает мембрану к седлу, тем самым прекращая слив масла, поступающего в круг циркуляции. По мере наполнения круга циркуляции вал компрессора начинает разгоняться и вновь достигает частоты, определяемой частотой вращения вала дизеля и центробежными клапанами. Таким образом, гидромеханический редуктор привода обеспечивает работу компрессора и его включение и отключение. [c.47]

Разнообразие условий работы жел.-дор. насосных станций приводит к использованию приводных и паровых поршневых насосов и центробежных насосов, компрессоров, паровых котлов и машин (последние чрезвычайно редко), локомобилей, двигателей внутреннего сгорания, электродвигателей. [c.111]

Центробежные компрессоры, как и осевые, имеют большую производительность, надежность в работе и долговечность, хорошую равномерность подачи газа и допускают непосредственное соединение с высокооборотным двигателем-турбиной. В последнее десятилетие центробежные компрессоры нашли широкое нриме-ление для сжатия газов до высоких давлений. Используются они на станциях магистральных газопроводов для сжатия природного таза до 5—6 МН/м , в установках синтеза аммиака — до 25 МН/м и т. д. На рис. 28 показана конструкция центробежного компрессора высокого давления (25 МН/м ) производительностью 4,5- 10 м ч для установки синтеза аммиака [43]. Газ сжимается последовательно тремя центробежными компрессорами, между которыми расположены два промежуточных холодильника. Три компрессора приводятся во вращение паровой турбиной мош ностью 17,5 МВт с числом оборотов 14850 об/мин. Рабочие лопатки изготовлены из легированной стали повышенной прочности. Лопатки приваривают к дискам или выполняют из целой заготовки фрезерованием (при малой ширине колес). Корпус и крышки, а также входные и выходные патрубки, привариваемые к корпусу, изготовлены из кованой стали. [c.45]

Турбокомпрессор, служащий для наддува цилиндров двигателя, состоит из одноступенчатых центробежного компрессора и радиальной турбины. Колеса, турбины и компрессора расположены консольно на одном валу между ними находится шестерня механического привода ротора турбокомпрессора. Механический привод включает цепную передачу, зубчатый редуктор и гидромуфту. В период пуска и при работе двигателя на частичных нагрузках недостающая часть мощности для привода компрессора снимается с коленчатого вала двигателя при помощи механического привода. По мере увеличения нагрузки двигателя энергия выпускных газов возрастает, и в момент достижения баланса мощностей турбины и компрессора механический привод автоматически отключается от коленчатого вала с помощью гидромуфты. Турбокомпрессор начинает работать, используя энергию только выпускных газов. При снижении нагрузки мотокомпрессора включение механического привода происходит в обратном порядке. [c.274]

Газотурбинный привод компрессора имеет и другие преимущества. Компоновка центробежного компрессора и газовой турбины в однороторный агрегат обеспечивает уменьшение габаритов и веса агрегатов наддува. Так, система наддува, примененная на двигателе ЧН 30/38 (пока не используемого на ж.-д. транспорте), позволила увеличить его мощность относительно прототипа более чем в 2,0 раза при этом вес турбокомпрессора составляет всего около 5% от веса поршневой части двигателя, а установка турбокомпрессора практически не изменила габариты силовой установки. Кроме того, свободные турбокомпрессоры (турбокомпрессоры, имеющие только газовую связь с поршневой частью комбинированного двигателя) в большинстве случаев положительно влияют на экономичность двигателя ири работе на частичных нагрузках. Объясняется это следующим. Свободный турбокомпрессор всегда принимает то число оборотов, при котором будут обеспечиваться минимально возможные потери па удар в лопаточном венце газовой турбины прн данной нагрузке, т. е. турбокомпрессор будет работать с относительно высоким к. п. д. на каждом режиме или с иаилучшим использованием энергии выпускных газов. [c.8]

Система воздухоснабжения дизеля. Система включает два турбокомпрессора с газотурбинным приводом (первая ступень наддува), водовоздушный охладитель наддувочного воздуха, центробежный компрессор (нагнетатель) с механическим приводом от коленчатого вала (вторая ступень наддува) и маслопленочные воздухоочистители, установленные перед турбокомпрессорами. При работе дизеля турбокомпрессоры засасывают наружный воздух через воздухоочистители и направляют его в охладитель, из которого он поступает в центробежный компрессор, а затем в ресивер и через продувочные окна в цилиндры дизеля. Выпускные газы по коллекторам поступают в газовые турбины турбокомпрессоров, приводят во вращение их роторы, а затем по газоотводным трубам выводятся наружу (в атмосферу). При сильных снегопадах, дожде, пыльных бурях забор воздуха может осуществляться из дизельного помещения. Для этого заслонки в воздуховодах перед воздухоочистителями устанавливают в положение, при котором они закрывают наружные входные отверстия и открывают доступ воздуха из кузова. [c.12]

Фирма MAN (Германия) осуществила ряд работ по повышению мощности двигателя с газотурбинным наддувом. В 1951 г. ею был построен четырехтактный шестицилиндровый двигатель с давлением наддуъа до 3 ата. Среднее индикаторное давление по данным фирмы доходило до 20—22 Kzj M , а к. п. д. установки достигал 42%. Газовая турбина, работающая на выпускных газах, приводила в движение осевой и центробежный компрессоры. Сжатие воздуха происходило сначала в осевом, а затем в одноступенчатом центробежном компрессоре. После осевого компрессора воздух охлаждался в специальном промежуточном водяном радиаторе, затем, после выхода из центробежного компрессора, перед поступлением в цилиндр двигателя, вновь охлаждался во втором радиаторе. Таким образом, было организовано глубокое промежуточное охлаждение воздуха, что позволило получить весьма высокое среднее индикаторное давление. [c.34]

Для продувки и зарядки цилиндров воздухом у передней части дизеля смонтированы на кронштейнах два турбокомпрессора 7 типа ТК-34Н-04С, работающих параллельно. Для работы турбокомпрессоров используется энергия расширения выпускных газов дизеля, которые по выпускным коллекторам 45, ра.сположенным с правой и левой стороны дизеля, а затем по двум выпускным патрубкам 4 и двум компенсаторам 6 поступают на лопатки газовых турбин, приводя во вращение их роторы. Из турбин газы удаляются через выпускной корпус турбокомпрессора, выпускную трубу и патрубок над крышей тепловоза в атмосферу. На валу ротора турбины укреплено колесо центробежного компрессора. При вращении роторов компрессоры через фильтры (воздухоочистители), расположенные с левой и правой стороны кузова тепловоза, засасывают воздух из атмосферы, сжимают его до 1,76 кгс/см (первая ступень сжатия) и по трубопроводу 11 подают его в нагнетатель 18 (вторая ступень сжатия), где он сжимается до 2,2 кгс/см. В процессе сжатия воздух нагревается примерно до 130° С. При такой температуре количество воздуха (по массе) в цилиндры будет поступать меньше, а следовательно, мощность дизеля и его к. п. д. уменьшаются. [c.86]

Зависимости изменения показателей работы дизеля ЮДЮО от уменьшения эффективных сечений выпускных окон втулки цилиндра (рис. 127) получены в результате расчета математической модели рабочего процесса поршневой части двигателя совместно с агрегатами воздухоснабжения при частоте вращения коленчатого вала 850 об/мин и постоянной цикловой подаче топлива, соответствующей номинальной мощности. Эффективные сечения выпускных окон оцениваются произведением где tiB — коэффициент истечения и Рв — сечение окон. Сечения окон уменьшаются в эксплуатации при отложении на них нагара, из-за чего уменьшается эффективная мощность двигателя Ne, индикаторный iii и эффективный г е к. п. д. Индикаторный к. п. д. уменьшается из-за понижения коэффициента избытка воздуха для сгорания а при уменьшении расхода воздуха через двигатель. На изменение механического т]м к. п. д. оказывают влияние затраты мощности на приводной центробежный компрессор, которая прямо пропорциональна расходу воздуха. Отложение нагара на выпускных окнах сопровождается увеличением температур отработавших газов перед турбиной U и температур характерной точки поршня t . Уменьшение коэффициента избытка воздуха а и рост температур т и t указывают на заметное увеличение тепловой напряженности работы цилиндропоршневой группы и деталей проточной части турбины турбокомпрессора. Частота вращения ротора турбины Пт понижается, и при уменьшении эффективного сечения окон свыше 20% работа центробежного компрессора приближается к границе помпажа. Этот режим характеризуется малым расходом воздуха и достаточно высокими степенями повышения давления, что приводит к срыву воздушного потока в проточной части компрессора, колебаниям давлений воздуха в ресивере и неустойчивой работе двигателя. [c.215]

Циклическое поступление воздуха в цилиндры двигателя через периодически открывающиеся впускные органы (клапаны, золотники, окна и т. п.) обусловливает колебания давления в полости нагнетания компрессора. В связи с этим степень повышения давления и. расход воздуха через компрессор изменяются по времени в достаточно широких пределах. Так как вследствие инерции угловая скорость колеса практически остается постоянной и равной некоторой средней, то изменяется режим течения воздуха во всех элементах компрессора, отклоняясь от расчетного. Это непрерывно изменяет условия совместной работы двигателя и компрессора и приводит к уменьшению к. п. д. последнего. Экспериментальные исследования влияния колебания давления в полости нагнетания на к. п. д. центробежного компрессора двигателя ЯМЗ-238Н показали, что при амплитуде колебаний около 0,05 кПсм к, п. д. компрессора уменьшается примерно на 2—3%. [c.187]

Величина рационального давления зависит от типа компрессора, его к. п. д., а также от качества рабочего процесса двигателя. Для двигателя с объемным роторно-шестеренчатым компрессором рациональное значение 1,55 1,6 кПсм , для двигателя с центробежным компрессором оно равно около 2,5 кГ см . Дальнейшее увеличение давления р приводит к уменьшению эффективной мощности двигателя. При определенном значении и р 2 вся мощность двигателя (режимы и В ) расходуется на привод компрессора в этом случае двигатель внутреннего сгорания становится механическим генератором газов. Газы при высоком давлении и температуре направляются из цилиндра двигателя на лопатки турбины, где их энергия превращается в механическую работу (см. гл. XI). [c.266]

В газотурбинных двигателях (ГТД) наиболее нагруженными деталями являются рабочие лопатки компрессора и турбины. Они работают в условиях высоких и быстросменяющихся температур и агрессивной газовой среды. В материале лопатки возникают большие напряжения растяжения от центробежных сил и значительные вибрационные напряжения изгиба и кручения от газового потока, амплитуда и частота которых меняются в широких пределах. Быстрая и частая смена температуры приводит к возникновению в лопатках значительных термических напряжений. [c.3]

Компрессор осевого типа, 10-ступенчатый, скорость вращения 6900 об1мин компрессор рассчитан на производительность 17 м 1сек и степень повышения давления 3,2. Приводом компрессора на стенде служила паровая турбина мощностью 3000 кет (рис. 5-21, а). В процессе испытаний были сняты характеристики компрессора и изучена работа отдельных ступеней. При испытании общий к. п. д. компрессора составил 85—86%, а адиабатический к. п. д. 86—88%. Вертикально расположенная камера сгорания была спроектирована для работы на жидком топливе. Расчетное количество подводимого тепла 8-10 ккал1ч. Топливо подавалось снизу через центробежную форсунку, которая регулировалась обратным сливом. Это позволяло при почти неизменном давлении топлива перед фор- [c.172]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...