船用废气涡轮增压器内的工作过程分析及应用
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第 １ ２卷 第 ６ 期
２ ２住 ０１
中 国
水
运
Ｎｏ ．６ ２ ２ ０１
பைடு நூலகம்
６月
Ｃｈｉ ａ ｎ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ｎｓ ｏｒ ａ ｐ ￣
船 用废气涡 轮增压 器 内的工作过程分析及应用
魏 安 ， 吕代 臣 ，徐 曼 平
（ １广 州 航 海高 等专 科 学校 轮 机 系 ，广 东 广 州 ５ ０ ２ ；２佛 山海 事 局 ，广 东 佛 山 ５８ ０ ） １ ７５ ２ ０ ０ 摘 要 ：通 过 对 船 用 废 气 涡 轮 增 压 器 的工 作 条 件 与 能 量 分 析 ，计 算 出 了废 气 涡 轮 各 状 态 点 的运 行 参 数 ：涡 轮 的 流 量
衡 运 转 点 的 参 数 Ｐ 、 ｍ。 ｎ 、Ｉ 及 Ｔ 等 。 ｋ 、 １ ｋ ｋ
二 、废 气 涡 轮 增 压 器流 量 率 数 学 模 型 建 立
时，并可根据实 际情况进行修正 。
三 、废 气 涡轮 增 压 器 燃 气 绝 热 膨 胀 功
废 气 涡 轮 增 压 器 必 然 是 在 以 下三 个条 件 下 工作 ： （ ） 涡 轮 与 压 气机 的 功 率 相 等 ， 即 Ⅳ， ＝Ｎ ； １ 刀 （ ） 涡 轮 与 压 气机 的 转 速 相 等 ， 即 ７ ２ １＝
及 ｎ ，使 用 二 元 插 值 求 出 相 应 的
它式联立求解 。但式 （ ）中的涡轮绝热效 率 ７ ４ ７ 必须给 出其
变化规律 。
四 、废 气 涡 轮 增 压 器 绝 热 效 率 求 解
Ｐ 、Ｔ 求 出 半 。 则 该 瞬 时 通 过 涡 轮 的 流 量 率 为
争＝ １这方在际用有多难第， 等 。一法实使时很困。一
引言
文献标识码：Ａ
文 章 编 号 ： １ ０— ９３ （０ ２ ６０ ０ — ３ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ － １ ３ ０
一
、
由于 船 舶 运 行 条件 恶 劣 ， 气 涡 轮 增 压器 和柴 油机 在 运 行 废 中配 合 ， 接 影 响 到装 置 的动 力 性 和 可 靠 性 ， 此必 须 了解 废 直 因 气 涡 轮 增 压器 运行 的 工作 过 程 ， 气 涡 轮 增压 器 各 参 数 与 柴 油 废 机 之 问 的 配 匹 关 系 ， 增 压 压 力 、空 气 流 量 、燃 气 流 量 、涡 轮 如 进 口压 力 、 轮 进 口温 度 以 及 效 率 等 。 旦 某 些 条件 发 生 改变 ， 涡 一 对整 个装 置 都 有 影 响 。在 诸 多 因素 中 ，空 气 流 量是 最 重 要 的 ， 它 是 保证 柴 油机 燃 油燃 烧 及 热 负 荷 关 键 指 标 。 过 废 气 涡 轮 增 通 压器 的 工 作 条 件 与 能量 分析 来 求 瞬 时通 过 涡 轮 的 流 量率 ， 对 并
（） ３
Ｐ
（ ）通 过 涡 轮 的燃 气 流 量 ， 论 上 等于 通 过 压 气 机 的 空 ３ 理
相 当于 曲轴 角 每 旋 转 一 度 的涡 轮 有 效 功 ，
．
Ⅳ ｒ ／ 。 ／ （ １ ）
（） ４
ａ
定 流 动 理 论 来 处 理 。如 果 已经 有 了该 涡轮 通 流特 性 的 实 验 曲
线 ｝
ａｒ
Ｐ
＝ ｌ（ Ｌ ， ） 则可根据某瞬 时的 厂 ，
Ｐ ０
｛ ■
Ｐ 、 Ｔ ＴＰｏ
没 环的 轮 效 Ｗ 循 涡 有 功： ＝ｆ２３ ７６ 。【 【 】
。
不 论 是 四 或二 冲程 ，变 压 或 变 压 系 统 ，均 可 用 上 式 与 其 ，然 后 根 据
目前 国 内 涡 轮 做 平 台 实 验 的 不 多 ，没 有 流 通 特 性 曲线 ；第 二 ，
ｄ ｒ
１ 图 １ 有代 表 性 的 Ｖ Ｒ３ １轴 流 涡轮 的 ｆ ＝ （ 曲 线 ． 为 Ｔ ２ ｉ 厂兰） ｒ
可 以 看 出 ，ｒ ＝＿ ） ／ 厂 （ 曲线 受 膨 胀 比 万 的 影 响较 小 ，而
Ｏ
在 匹配计 算中 ， 若改变喷 嘴截面积 后，■ 一 曲线就要改变 ，
“ ｔ
且 该 曲线 的基 本 形 态 是 一 样 的 ，这 已为 其 它轴 流 涡 轮试 验 结 果所证实 。 因此 ， 匹 配 计算 中 ， 略 刀 的影 响 ， 在 忽 用 ＝厂 ） ＿ （
气 量 加 相 应 的燃 油 量 ， 即 ｍ ｍ。 ｍ ＝ ＝ 。 关 于 涡 轮 的流 量 ｍ 的计 算 ，在 变 压 系 统 时 ，仍 按 照 准 稳
通 过 涡 轮 的燃 气 绝 热 膨 胀 功 Ｈ ：
只 １ １一 （ ７ ［
：
一
） － ｒ ｉ
；
】 ／ ） （
的 、燃 气 绝 热 膨 胀 功 、压 比等 参 数 ，从 中得 出影 响各 参 数 的 因素 ，通 过 与 实 际运 行相 比较 ，证 明 理 论 计 算 的 正确 性 。 为 轮 机 人 员在 进 行 管 理 废 气 涡 轮 增 压 器 提 供 理 论 依 据 。
关 键 词 ：船 用废 气 涡 轮 增 压器 ；工 质 流 量 ；柴 油 机 ；运 行 计 算 中 图分 类号 ：Ｕ ６ ６６
运 行 过 程 中 实 际情 况进 行 分 析 ， 后 求 出 增压 器 与 柴 油 机 的平 最
等…Ｆ告 √ 一 “ ㈩ 『 Ｊ ｃ ｃ
式 中 Ｆ 为 涡 轮 当量 喷 嘴 面 积 ，可 从 喷 嘴 面 积 Ｆ 及 动 叶 Ｔ 。
通流面积 Ｆ 算得
Ｆ ： ． ！ ；
Ｆ？ ＋Ｆ
为 涡 轮 的 流量 系数 。根 据 几 台涡 轮通 流特 性 试 验 数 据
得 到 的近 似 关 系 为
＝ 一
０ ４ ＋１ ３３ 一 ． ３￣ ＋ ． ｏ石 一 ．１５ｘ （ ） ． ３ ． １ ０ ９６￣ ０１ ８ ０ ０ ６￣ ２ ４ ８ ７ ５ ０
匹配 计 算 时 ，可 用 上 式 进 行 计 算 ，但 该 式 适 用于 高 增 压
２ ２住 ０１
中 国
水
运
Ｎｏ ．６ ２ ２ ０１
பைடு நூலகம்
６月
Ｃｈｉ ａ ｎ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ｎｓ ｏｒ ａ ｐ ￣
船 用废气涡 轮增压 器 内的工作过程分析及应用
魏 安 ， 吕代 臣 ，徐 曼 平
（ １广 州 航 海高 等专 科 学校 轮 机 系 ，广 东 广 州 ５ ０ ２ ；２佛 山海 事 局 ，广 东 佛 山 ５８ ０ ） １ ７５ ２ ０ ０ 摘 要 ：通 过 对 船 用 废 气 涡 轮 增 压 器 的工 作 条 件 与 能 量 分 析 ，计 算 出 了废 气 涡 轮 各 状 态 点 的运 行 参 数 ：涡 轮 的 流 量
衡 运 转 点 的 参 数 Ｐ 、 ｍ。 ｎ 、Ｉ 及 Ｔ 等 。 ｋ 、 １ ｋ ｋ
二 、废 气 涡 轮 增 压 器流 量 率 数 学 模 型 建 立
时，并可根据实 际情况进行修正 。
三 、废 气 涡轮 增 压 器 燃 气 绝 热 膨 胀 功
废 气 涡 轮 增 压 器 必 然 是 在 以 下三 个条 件 下 工作 ： （ ） 涡 轮 与 压 气机 的 功 率 相 等 ， 即 Ⅳ， ＝Ｎ ； １ 刀 （ ） 涡 轮 与 压 气机 的 转 速 相 等 ， 即 ７ ２ １＝
及 ｎ ，使 用 二 元 插 值 求 出 相 应 的
它式联立求解 。但式 （ ）中的涡轮绝热效 率 ７ ４ ７ 必须给 出其
变化规律 。
四 、废 气 涡 轮 增 压 器 绝 热 效 率 求 解
Ｐ 、Ｔ 求 出 半 。 则 该 瞬 时 通 过 涡 轮 的 流 量 率 为
争＝ １这方在际用有多难第， 等 。一法实使时很困。一
引言
文献标识码：Ａ
文 章 编 号 ： １ ０— ９３ （０ ２ ６０ ０ — ３ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ － １ ３ ０
一
、
由于 船 舶 运 行 条件 恶 劣 ， 气 涡 轮 增 压器 和柴 油机 在 运 行 废 中配 合 ， 接 影 响 到装 置 的动 力 性 和 可 靠 性 ， 此必 须 了解 废 直 因 气 涡 轮 增 压器 运行 的 工作 过 程 ， 气 涡 轮 增压 器 各 参 数 与 柴 油 废 机 之 问 的 配 匹 关 系 ， 增 压 压 力 、空 气 流 量 、燃 气 流 量 、涡 轮 如 进 口压 力 、 轮 进 口温 度 以 及 效 率 等 。 旦 某 些 条件 发 生 改变 ， 涡 一 对整 个装 置 都 有 影 响 。在 诸 多 因素 中 ，空 气 流 量是 最 重 要 的 ， 它 是 保证 柴 油机 燃 油燃 烧 及 热 负 荷 关 键 指 标 。 过 废 气 涡 轮 增 通 压器 的 工 作 条 件 与 能量 分析 来 求 瞬 时通 过 涡 轮 的 流 量率 ， 对 并
（） ３
Ｐ
（ ）通 过 涡 轮 的燃 气 流 量 ， 论 上 等于 通 过 压 气 机 的 空 ３ 理
相 当于 曲轴 角 每 旋 转 一 度 的涡 轮 有 效 功 ，
．
Ⅳ ｒ ／ 。 ／ （ １ ）
（） ４
ａ
定 流 动 理 论 来 处 理 。如 果 已经 有 了该 涡轮 通 流特 性 的 实 验 曲
线 ｝
ａｒ
Ｐ
＝ ｌ（ Ｌ ， ） 则可根据某瞬 时的 厂 ，
Ｐ ０
｛ ■
Ｐ 、 Ｔ ＴＰｏ
没 环的 轮 效 Ｗ 循 涡 有 功： ＝ｆ２３ ７６ 。【 【 】
。
不 论 是 四 或二 冲程 ，变 压 或 变 压 系 统 ，均 可 用 上 式 与 其 ，然 后 根 据
目前 国 内 涡 轮 做 平 台 实 验 的 不 多 ，没 有 流 通 特 性 曲线 ；第 二 ，
ｄ ｒ
１ 图 １ 有代 表 性 的 Ｖ Ｒ３ １轴 流 涡轮 的 ｆ ＝ （ 曲 线 ． 为 Ｔ ２ ｉ 厂兰） ｒ
可 以 看 出 ，ｒ ＝＿ ） ／ 厂 （ 曲线 受 膨 胀 比 万 的 影 响较 小 ，而
Ｏ
在 匹配计 算中 ， 若改变喷 嘴截面积 后，■ 一 曲线就要改变 ，
“ ｔ
且 该 曲线 的基 本 形 态 是 一 样 的 ，这 已为 其 它轴 流 涡 轮试 验 结 果所证实 。 因此 ， 匹 配 计算 中 ， 略 刀 的影 响 ， 在 忽 用 ＝厂 ） ＿ （
气 量 加 相 应 的燃 油 量 ， 即 ｍ ｍ。 ｍ ＝ ＝ 。 关 于 涡 轮 的流 量 ｍ 的计 算 ，在 变 压 系 统 时 ，仍 按 照 准 稳
通 过 涡 轮 的燃 气 绝 热 膨 胀 功 Ｈ ：
只 １ １一 （ ７ ［
：
一
） － ｒ ｉ
；
】 ／ ） （
的 、燃 气 绝 热 膨 胀 功 、压 比等 参 数 ，从 中得 出影 响各 参 数 的 因素 ，通 过 与 实 际运 行相 比较 ，证 明 理 论 计 算 的 正确 性 。 为 轮 机 人 员在 进 行 管 理 废 气 涡 轮 增 压 器 提 供 理 论 依 据 。
关 键 词 ：船 用废 气 涡 轮 增 压器 ；工 质 流 量 ；柴 油 机 ；运 行 计 算 中 图分 类号 ：Ｕ ６ ６６
运 行 过 程 中 实 际情 况进 行 分 析 ， 后 求 出 增压 器 与 柴 油 机 的平 最
等…Ｆ告 √ 一 “ ㈩ 『 Ｊ ｃ ｃ
式 中 Ｆ 为 涡 轮 当量 喷 嘴 面 积 ，可 从 喷 嘴 面 积 Ｆ 及 动 叶 Ｔ 。
通流面积 Ｆ 算得
Ｆ ： ． ！ ；
Ｆ？ ＋Ｆ
为 涡 轮 的 流量 系数 。根 据 几 台涡 轮通 流特 性 试 验 数 据
得 到 的近 似 关 系 为
＝ 一
０ ４ ＋１ ３３ 一 ． ３￣ ＋ ． ｏ石 一 ．１５ｘ （ ） ． ３ ． １ ０ ９６￣ ０１ ８ ０ ０ ６￣ ２ ４ ８ ７ ５ ０
匹配 计 算 时 ，可 用 上 式 进 行 计 算 ，但 该 式 适 用于 高 增 压