第二章 涡轮增压器ppt课件.ppt

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1、第二章涡轮增压器与中冷器2.1离心式压气机压气机分轴流式与离心式离心式亚及其结构紧凑、质量轻，在较宽的流量范围内能保持较好的效率，且对于小尺寸压气机，效率优于轴流式。涡轮增压器一般都采用离心式压气机。2.1.1离心式压气机的结构进气道1叶轮2压气机蜗壳3扩压器42.1.1.1进气道将外界空气导向压气机叶轮。渐缩形分轴向进气道和径向进气道两种为什么要做成渐缩形？提示：流速增加，压力减小！2.1.1.2压气机叶轮将涡轮提供的机械能转变为空气的压力能和动能。分为导风轮和工作叶轮两部分导风轮叶轮入口的轴向部分，叶片入口向旋转方向前倾，直径越大处前倾越多。作用：使气

2、流以尽量小的撞击进入叶轮。压气机叶轮的分类（根据轮盘的结构形式）开式压气机叶轮没有轮盘，流动损失大，叶轮效率低；叶片刚性差，易振动。涡轮增压器上较少采用闭式压气机叶轮既有轮盘又有轮盖，流道封闭，流动损失小，叶轮效率高；结构复杂，制造困难；在叶轮高速旋转时离心力大，强度差。涡轮增压器上较少采用半开式压气机叶轮只有轮盖，性能介于开式与闭式之间。结构相对简单，制造方便，且强度和刚度都较高。涡轮增压器中应用广泛星形压气机叶轮在半开式叶轮的轮盘边缘叶片之间挖去一块，减轻了叶轮质量，减小了叶轮应力，并保证了一定的刚度，能承受很高的转速。多在小型涡轮增压器中应用压气机叶

3、轮的分类（按叶片的长短）全长叶片叶轮叶轮进口流动损失小，效率高对于小直径叶轮，进口处气流阻塞较为严重长短叶片叶轮小型涡轮增压器多采用压气机叶轮的分类（按叶片沿径向的弯曲形式）前弯叶片叶片沿径向向旋转方向弯曲。对空气的做功能力最强。主要增加空气动能，对压力能增加较少，要求空气的动能更多的在扩压器和蜗壳中转化为压力能。但是扩压器和蜗壳效率低，因此压气机效率低。涡轮增压器不采用径向叶片叶轮叶片径向分布，不弯曲。压气机效率比前弯叶片高，比后弯叶片低。刚度和强度最好，能承受较高的圆周速度。在增压比较低的涡轮增压器中得到较多应用后弯叶片叶轮叶片逆旋转方向弯曲。做功能力

4、最小。空气压力的提高大部分都在叶轮中完成，因此效率高，应用较多。前弯后曲式叶轮（后掠式叶轮）叶片沿径向后弯的同时向旋转方向钱倾。压气机效率高，高效范围广。2.1.1.3扩压器作用：将压气机叶轮出口的高速空气的动能转变为压力能。效率：分类：无叶扩压器叶片扩压器扩压器效率=叶轮出口空气动能转换为压力能的转化量定熵过程动能转化为压力能的转化量无叶扩压器无叶扩压器是一环形通道。气流在该通道中近似沿对数螺旋线的轨迹运动，气流流动轨迹在任意直径处与切向的夹角基本不变。缺点：气流流动路线长，损失大，效率低，出口流通面积小，扩压能力低。优点：流量范围宽，结构简单，制造方便

5、。应用：经常处于变工况运行的小型涡轮增压器。叶片扩压器在环形通道中加上若干导向叶片，使气流沿叶片通道流动。气流流动路线短，流动损失小，效率高。叶片形成的通道使气流的流通面积迅速增大，扩压能力强，尺寸小。缺点：当流量偏离设计工况，叶片入口气流将撞击叶片，使效率急剧下降。叶片扩压器2.1.1.4压气机蜗壳作用：收集从扩压器出来的空气，将其引导到发动机的进气管；同时进一步将扩压器出来的空气的动能转化为压力能，有一定的扩压作用。分类：变截面蜗壳、等截面蜗壳。变截面蜗壳截面面积沿周向越接近出口越大，流动损失小，效率较高。外形尺寸小，应用广泛等截面蜗壳流通截面沿周向不

6、变，截面面积按压气机最大流量确定。流动损失大，效率低。蜗壳截面形状与出口形式2.1.2压气机工作原理2.1.2.1压气机中空气状态的变化进气道——渐缩——少部分的压力能转化为动能——Pa略有下降，速度Ca略有上升，温度Ta随之降低。2.1.2.1压气机中空气状态的变化压气机叶轮——叶轮对空气做功——空气的压力、温度、速度都上升。2.1.2.1压气机中空气状态的变化扩压器流通截面渐扩——气体部分动能转化为压力能——空气速度下降，压力升高，温度随压力升高。2.1.2.1压气机中空气状态的变化压气机蜗壳——动能进一步转化为压力能——空气速度下降，压力、温度上升。

7、压气机空气状态分析的要点压气机中只有叶轮对空气做功，其他部件不做功，仅存在工质能量的转化。若不计传热损失，进气道出口空气总能量与进气道进口空气总能量相同，即进气道出口空气滞止温度等于环境空气滞止温度。扩压器和蜗壳中空气总能量等于叶轮出口处空气总能量，即叶轮出口处、扩压器出口处和蜗壳出口处的滞止温度相同。2.1.2.2压气机中的焓熵图环境状态：进气道入口处的滞止状态a进气道出口状态1a——1有流动损失，因此熵增；出口滞止压力p1低于进口滞止压力p1*1*为进气道出口处的滞止状态，因绝热，所以焓与a点相同压气机出口空气的动能压气机实际出口状态2的滞止状态叶轮对

8、空气做功，空气压力升高压气机定熵做功叶轮出口滞止状态压气机定熵做功