Согласованность характеристик агрегатов наддува и двигателей

7.1. Совмещенные характеристики агрегатов наддува
и гидравлические характеристики двигателя

Рассмотрим совмещенные характеристики агрегатов наддува и гидравлические характеристики двигателя.

Гидравлическая характеристика представляет собой зависимость между расходом воздуха и необходимой степенью повышения давления при работе двигателя по требуемой характеристике.

Поршневой двигатель с роторно-винтовым компрессором

Совмещенные характеристики представлены на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Гидравлические характеристики двигателя, совмещенные
с характеристикой роторно-винтового компрессора:

1 – винтовая характеристика; 2 – внешняя характеристика; 3 – характеристика N_e =const;
4 – нагрузочные характеристики

Анализ характеристик показывает следующее.

1. Максимальный КПД компрессора наблюдается на режиме постоянной мощности и составляет более 0,8.

2. На внешней характеристике КПД больше 0,75.

3. На винтовой КПД менее 0,7, однако, судовые двигатели в основном работают на номинальном режиме при достаточно высоком КПД.

Вывод: Роторно-винтовой компрессор наиболее полно удовлетворяет требованиям двигателя различного назначения.

Поршневой двигатель с центробежным компрессором с безлопаточным диффузором

Совмещенные характеристики представлены на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Гидравлические характеристики двигателя, совмещенные
с характеристикой центробежного компрессора с безлопаточным диффузором:

1 – винтовая характеристика; 2 – внешняя характеристика; 3 – характеристика N_e =const;
4 – нагрузочные характеристики

Анализ характеристик показывает следующее.

1. На винтовой и нагрузочной характеристиках двигатель достаточно хорошо согласован.

2. На режиме постоянной мощности компрессор обеспечивает работу двигателя на частотах вращения вала до 0,5 n _ном. Смещение характеристики влево расширяет диапазон работы, но на номинальном режиме КПД ниже.

Вывод: В целом хорошее согласование характеристик компрессора и двигателя.

Поршневой двигатель с центробежным компрессором с лопаточным диффузором

Совмещенные характеристики представлены на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Гидравлические характеристики двигателя, совмещенные
с характеристикой центробежного компрессора с лопаточным диффузором:

1 – винтовая характеристика; 2 – внешняя характеристика; 3 – характеристика N_e =const;
4 – нагрузочные характеристики

Анализ характеристик показывает следующее.

1. На всех режимах КПД выше, чем с безлопаточным диффузором.

2. На режиме постоянной мощности и внешней характеристике КПД меняется в более широком диапазоне, чем в компрессоре с безлопаточным диффузором.

3. Граница помпажа протекает более полого, чем у компрессора с безлопаточным диффузором, что усложняет согласование.

Вывод: Сложно согласовать характеристику компрессора с внешней характеристикой и режимом постоянной мощности.

1. Если двигатель предназначен для работы по нагрузочной или винтовой характеристикам, то выбор параметров компрессора проводят для номинального режима. На частичных режимах компрессор обеспечивает работу двигателя, хотя и при худших показателях.

2. Для транспортного двигателя, работающего по внешней характеристике с высоким коэффициентом приспособляемости, выбор параметров компрессора проводят для режима максимального момента. Граница помпажа должна быть на 5-15 % левее расчетной точки.

3. При увеличении степени повышения давления диапазон работы компрессора сужается, поэтому обеспечить согласование характеристик можно только при значениях p_к < 2. При более высоких степенях наддува применяют регулирование компрессора и турбины. Необходимость регулирования турбины обусловлена тем, что ее режим существенно влияет на параметры компрессора.