Комбинированный подвод газа к турбине

Решение вопроса о целесообразности применения постоянного или переменного давления газов перед турбиной должно приниматься на основе комплексного учета достоинств и недостатков каждого из рассмотренных методов использования энергии выпускных газов, применительно к особенностям конструкции и условиям эксплуатации данного двигателя. При этом нельзя односторонне учитывать лишь энергетический выигрыш.

Рис. 3.4 Комбинированная схема выпуска газов

1,2,3,4,5,6,7,8 – цилиндры ДВС; 9 – суживающиеся сопла; 10 – трубопровод для двух цилиндров; 11 – общий коллектор на четыре цилиндра; 12 – диффузор;

13 – промежуточная камера; 14 – входное устройство турбины

Допустим, что форсированный по нагрузке дизель имеет давление наддува Рв = 0,25 – 0,26 МПа и Рг ≥ Рв. При достижении такого Рв более выгодной оказывается турбина постоянного давления, так как при этом КПД турбины будет выше, а система выпуска конструктивно проще. Применение переменного давления газов не дает существенного выигрыша в использовании энергии и связано с усложнением выпускной системы двигателя.

Если принимать во внимание только эти обстоятельства, надо отдать предпочтение постоянному давлению. Однако следует учитывать также необходимость обеспечить продувку цилиндров для улучшения газообмена, тепловые условия работы поршня и выпускных клапанов, снижение температуры выпускных газов для повышения надежности рабочих лопаток турбины, повыше КПД турбины по мере уменьшения импульсивности и т.д. Все это приводит к целесообразности применения в определенных случаях переменного давления, несмотря на издержки, связанные с усложнением конструкции двигателя.

Учитывая вышеизложенное на современных ДВС нашли применение комбинированные системы выпуска, совмещающие преимущества постоянного и переменного давления выпускных газов и основанные на применение коллекторов с эжекторами – преобразователями импульсов давления. Применительно к восмицилиндрованному двигателю комбинированная схема показана на рис. 3.4.

Сущность работы состоит в следующем. Выпускные газы из цилиндров № 1 – 8 перетекают по суживающим соплам 9 в общий для двух цилиндров трубопровод 10. Два трубопровода, объединяющие четыре цилиндра, соединяются в общий коллектор 11, в конце которого расположены диффузор 12 и промежуточная камера 13, связанная с входным устройством газовой турбины 14. В коллекторах создается общий газовый поток, скорость которого повышается благодаря наличию сопел. Диффузоры преобразуют кинетическую энергию газового потока в давление. Благодаря установке диффузора и промежуточной камеры давление перед турбиной близко к постоянному, что обеспечивает высокий КПД турбины.

Диффузоры оказывают эжектирующее действие, способствуя отсосу газов из цилиндров. Когда в одном трубопроводе возникает волна давления, в другом создается волна разряжения, воздействие которой обеспечивает продувку цилиндра на всех режимах работы двигателя, в том числе на малых нагрузках.

В системе с преобразованием импульсов сочетаются достоинства импульсной системы, связанные с возможностью использования энергии свободного выпуска для повышения мощности газовой турбины, и достоинства системы постоянного давления, связанные с получением высокого КПД турбины. Не устраняется лишь недостаток, связанный с усложнением выпускной системы дизеля.

Глава 4

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: