Термодинамика системы "газовая турбина - эжектор - охладитель наддувочного воздуха" в дизеле с наддувом
Автор: Лазарев Е.А., Салов А.Ю., Лазарев В.Е.
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 3 т.24, 2024 года.
Бесплатный доступ
С позиций термодинамического подхода рассмотрены структурные и функциональные особенности элементов системы эжекционного охлаждения воздуха на выходе из компрессора в дизеле с газотурбинным наддувом. Выделены основные элементы системы: газовая турбина, эжекционное устройство (эжектор), охладитель воздуха после компрессора (наддувочного воздуха). Описаны физические процессы и их связи в элементах системы. Определены термодинамические параметры состояния, энергия газовоздушных потоков и их изменения в газовой турбине, эжекторе, установленном за турбиной турбокомпрессора на выпуске, и охладителе воздуха после компрессора. Рассмотрены связи между располагаемой и действительной работами, совершаемые отработавшими газами на выходе из цилиндра дизеля с газотурбинным наддувом. Приведены p,v- и i,s-диаграммы состояния газовоздушных потоков в элементах системы эжекционного охлаждения воздуха на выходе из компрессора. Рассмотренные особенности определения энергии и термодинамических параметров состояния отработавших газов в турбине турбокомпрессора, эжекционном устройстве и охладителе воздуха на выходе из компрессора использованы для оценки эффективности их совместной работы. Описаны способы повышения плотности наддувочного воздуха с выделением способа, использующего эжектор для реализации низкопотенциальной энергии отработавших газов дизеля. С использованием программного комплекс Solid Works определены скорости и температуры газовоздушных потоков в элементах эжекционного устройства (сопле, смесительной камере и диффузоре). Определен коэффициент эжекции эжекционного устройства как функция термодинамических параметров газовоздушных потоков. Отмечается целесообразность принятия компромиссных решений, при которых система эжекционного охлаждения может обеспечить максимальную плотность наддувочного воздуха при минимальных затратах энергии на циркуляцию охлаждающего воздуха через матрицу охладителя.
Компрессор, турбина, охладитель наддувочного воздуха, эжектор и его элементы, термодинамические параметры и энергия газовоздушных потоков, расходы газа и охлаждающего воздуха, коэффициент эжекции
Короткий адрес: https://sciup.org/147246014
IDR: 147246014 | DOI: 10.14529/engin240301
Список литературы Термодинамика системы "газовая турбина - эжектор - охладитель наддувочного воздуха" в дизеле с наддувом
- Heireth H., Prenninger P. Charging of internal combustion engine/ Springer Wien NewYork. 2003. 283 p.
- Ханин Н.С., Аболтин Э.В., Лямцев Б.Ф. Автомобильные двигатели с турбонаддувом: производственное издание. М.: ЭКОЛИТ, 2016, репринт.
- Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей: учеб. для вузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / под общ. ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1983. 372 с.
- Лазарев Е.А., Помаз А.Н. Эффективность эжекционного охлаждения наддувочного воздуха и особенности ее экспериментальной оценки // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2016. Т. 16, № 3. С. 21–28. DOI: 10.14529/engin160303
- Пат. РФ 2301899 Российская Федерация, F02B 37/12 Способ и устройство управления газообменом в дизеле с газотурбинным наддувом / Е.А. Лазарев, А.А, Малоземов, В.Н. Бондарь и др.; патентообладатель: ООО «Федеральный учебный межвузовский научный производственный центр» – № 2006100153/06 заявл. 10.01.2006; опубл. 17.06.2007, Бюл. № 18. 9 с.
- Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейдлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Изд-во МЭИ, 2008. 494 с.
- Foust H. Thermodynamics, Gas Dynamics, and Combustion. Springer, 2021. 361 p.
- Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей: учеб. для вузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / под общ. ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. – М.: Машиностроение, 1985. 456 с.
- Rathakrishnan E. Applied Gas Dynamics. Wiley, 2019. 570 p.
- Байков Б.П. Турбокомпрессоры для наддува дизелей: справочное пособие. Л.: Машиностроение, 1975. 200 с.
- Gambini M., Vellini M. Turbomachinery: Fundamentals, Selection and Preliminary Design (Springer Tracts in Mechanical Engineering). Springer, 2021. 406 p.
- Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. М.: Энергоатомиздат, 1989. 352 с.
- Bowden-Smith E. The Efficiency of Pumps and Ejectors. Legare Street Press, 2022. 224 p.
- Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: учебное пособие для не-энергетических специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1975. 496 с.
- Babu V. Fundamentals of Gas Dynamics. Springer, 2020. 281 p.
- Черный Г.Г. Газовая динамика: учебник для университетов и втузов. М.: Наука. Гл. физ.-мат. лит., 1988. 424 с.
- Zucker R., Biblarz O. Fundamentals of Gas Dynamics. Wiley, 2019. 541 p.
- Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977. 344 с.
- Heywood J. Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw Hill, 2018. 1056 p.
- Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. 600 с.
