Параметры турбокомпрессора оказывают большое влияние на показатели дизеля с газотурбинным наддувом. Для наддува судовых дизелей применяются, как правило, центробежные компрессоры с рабочими колесами полуоткрытого типа и радиальными лопатками /9/.
Работа адиабатного сжатия 1 кг воздуха в наддувочном компрессоре от давления Ро до давления Рк
Lад= ·То··305·48210 Дж/кг.
Где k = 1,4 – показатель адиабатного сжатия в компрессоре; R – газовая постоянная воздуха, R = 287 Дж/(кг·К).
Задавшись безразмерным коэффициентом напора ηh =1,28 , найдем окружную скорость И2 на внешнем диаметре колеса D2 (рис. 6.1)
Полученное значение И2 близко к диапазону 200-350 м/с характерному для выполненных двигателей и меньше значения 450 м/с граничного по условиям прочности.
Далее определяем размеры входного устройства. Его проходное сечение равно
(6)
где С0 – скорость воздуха на входе; γ0 – плотность воздуха на всасывании.
Наибольшее значение КПД компрессора достигает при скорости воздуха непосредственно на входе в рабочее колесо С1 равной (0,28-0,32)·И2. Принимаем С1= 0,28·И2 = 0,28·274,4 = 77 м/с. Согласно /9/ скорость С0 =(0,3-0,4)·С1. Принимаем С0 = 0,3·С1 = 0,3·77 = 23 м/с.
Плотность воздуха на всасывании определяем по формуле
Тогда, подставив в формулу (6) известные величины получим
Принимаем коэффициент потерь входного устройства равным ξ0=0,2, тогда плотность воздуха на входе в рабочее колесо равна
Проходное сечение на входе в рабочее колесо равно
Принимаем диаметр вала компрессора равным dв = 0,01 м = 10 мм. Тогда диаметр ступицы колеса равен
D0 = dв + 30 = 10 + 30 = 40 мм = 0,040 м.
Диаметр входной части рабочего колеса равен
Принимаем безразмерный коэффициент расхода равным q = 0,005. Внешний диаметр колеса равен
Принимаем D2 = 0,10 м, что соответствует типоразмерному ряду турбокомпрессоров типа ТК по ГОСТ-9658.
Оцениваем частоту вращения ротора турбокомпрессора
52170 об/мин.
Полученная частота вращения близка к значениям характерным для турбокомпрессора четырехтактного судового дизеля /7, стр.133, рис. 3.17 и 10, стр.182/.
Определяем средний диаметр на входе в рабочее колесо
Находим окружные скорости во входном сечении (рис. 6.2)