内燃机增压技术(2)..

T4 s Ta ks T4 Ta
在涡轮增压器中压气机等熵效率一般为0.70-0.85。
第二章
§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
（2）多变效率 定义：压气机多变压缩功和消耗的总功之比
kn Wkn / Wp
当忽略压气机进、出口的气流动能差时，故
kn
n (n 1) n(k 1) k (k 1) k (n 1)
由于多变压缩功大于等熵压缩功，故：
ks (0.97 ~ 0.99)kn
第二章
离心式压气机
§2-2 压气机工作轮结构及气流运动分析
1. 工作轮结构及工作特性
压气机工作轮由导风轮和叶轮组成，工作轮是压气 机最重要的元件，涡轮传输给压气机的功能通过工作轮 传给空气，从而使工作轮出口处的空气压力和绝对速度 都大大增加，以达到增压的目的。
D2 ---压气机工作轮外径
对增压器来说，工作转速一般控制在每分钟几万 转至十几万转，个别压气机最高转速达20万转/分以 上。
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§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
4)效率 压气机消耗的总功为
2 2 2 2 c c c c k Wp dp Wr 4 a R(T4 Ta ) 4 a a 2g k 1 2g 4
导风轮
叶轮
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离心式压气机
§2-2 压气机工作轮结构及气流运动分析
压气机工作轮由导风轮和叶轮组成。其中， 叶轮按结构形式分为：闭式、半开式、开式 三种：
闭式
半开式
开式
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离心式压气机
§2-2 压气机工作轮结构及气流运动分析
Gmax Gmin 3 ~ 4.5
• 压气机的流量范围决定了它适用的柴油机功率范 围，流量范围越宽，其适用的发动机机功率范围愈 大。
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离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
3) 转速 定义：压气机工作轮每分钟的转速称为压气机转速。
60u2 nk D2
u2 ---压气机工作轮外端线速度
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离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
2．压气机的等熵压缩功分析
压气机的作用是提高 气体的压力。并应在消 耗功为最少的情况下达 到预规定的压力值。在 各种条件下，等熵压缩 所消耗的功最小，故把 等熵压缩功Wks作为衡量 实际压缩过程好坏的心式压气机
离心式压气机工作过程分析
Wkn

4
a
dp /
（2-3）
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离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
将多变过程方程式
dp const n
代入（2-3）式，整理后得
( n 1)
d
Wkn nR T4 Ta / n 1
n---多变指数，与流动阻力有关。
第二章
§2-1
离心式压气机
• 式中： ---气体比重 k---等熵指数
第二章
§2-1 将dp代入(2-1)式，整理后有
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
kR T4 s Ta Wks k 1
又由于
P4 s k 1 k T4 s Ta ( ) Pa
Wks KRTa k
P4 S k Pa
p4 k pa
• P4---压气机出口气流压力 气机进口气流压力）
Pa------环境压力（压
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§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
• 2) 流量 • 定义：单位时间内流过压气机气体的重量或体积。 • 每一台压气机在一定的流量范围内，用给定增压 比下，其最大流量 Gmax和最小流量 Gmin之比来表示，一 般
2 2 c4 ca 式中：进气速度Ca与出口速度C4基本接近，故 0 2g
4
压气机消耗的总功主要用于气体的压缩功 a 服流动阻力损失 Wr
dp

，和克
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离心式压气机工作过程分析
（1）等熵效率 定义：压气机等熵压缩功和消耗的总功之比
ks Wks / Wp
当忽略压气机进、出口的气流动能差时，故
第二章 离心式压气机 §2-1 离心式压气机工作过程分析
1．离心式压气机结构简图及工作过程
第二章 离心式压气机 §2-1 离心式压气机工作过程分析
空气沿进气道（1）进入工作轮（2），沿着工作 轮上叶片所构成的通道流动，由于工作轮中空气随工 作轮一起旋转，因此受到离心力的作用，使空气压缩， 这时压力从P1增加到P2，气流速度从C1增加到C2， 空气在工作轮中的压缩及其速度增加是由于驱动工作 轮的机械功转化而来的 。在扩压器（3）中，把工作 轮流出的空气动能转为压力能，空气速度从C2降低 到C3，压力从P2增加到P3，空气经扩压器后，进入 出气蜗壳（4），在出气蜗壳中空气动能继续转变为 压力能，压力进一步升高到P4，速度降低到C4。
离心式压气机工作过程分析
•
• •
从T-S图看出，多变压缩功大于等熵压缩 功，即：
Wr Wkn Wks
Wr -----热阻功：因克服流动阻力消耗的功在
压缩过程中几乎全转变为热量，对气体进行了 补充加热，导致实际压缩功增加。
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§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
3．压气机的主要工作参数 • 1) 增压比 • 定义：压气机出口气流压力与进口气流压力之比。 它是压气机最主要的工作指标 。
2．1理想状态
空气从压气机进口状态a(Pa,Ta)被等熵压缩至出口 状态4s(,)，这时所需的等熵压缩功为 ： 4 s dp Wks （2-1） a
• 利用等熵压缩过程的气体状态方程式 pV K p K const (常数) •
dp const k ( k 1)d
1

k 1 k

k 1
(2 2)
R---气体常数
k ---增压比
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§2-1
离心式压气机
离心式压气机工作过程分析
2．2 实际状态
压气机的实际压缩过程是伴随着流动阻力损失和热量交换 的，是沿着熵增加的方向进行的。过程线a-4表示了该多变压 缩过程，为了便于进行多变压缩过程（实际）和等熵压缩过程 （理想）比较，通常认为两种压缩过程具有相同的初、终压。 这时实际压缩过程的终点4(P4、T4)和等熵压缩过程的终点 4s(P4、)在同一根等压线P4上。 多变压缩功为：