CN107677482B - 一种串联式增压系统总效率的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种串联式增压系统总效率的测试方法，其试验装置包含压力参数测量传感器、温度参数测量传感器、高压级增压器、低压级增压器、气体流量计、低温气体输送管路和高温气体输送管路。本发明可以实现两种总效率计算方法所需参数的测量，并根据两种总效率计算方法下的计算结果推算出连接管路的损失。

Description

一种串联式增压系统总效率的测试方法
技术领域
本发明属于废气涡轮增压技术领域，尤其是涉及一种串联式增压系统总效率的测试方法。
背景技术
随着柴油机性能指标的不断提升,目前常规的单级增压已很难全面满足。因为常规单级增压在压比提高的同时压气机效率会大幅降低，流量范围急剧变窄，不能全面兼顾车用高、低速工况；同时常规的单级增压要提高压比须大幅度提高增压器转速，由于受增压器叶轮结构、材料性能、加工工艺等因素限制，可靠性存在一定问题。为此需要对高压比宽流量范围高效多模控制增压技术开展研究，以解决高功率密度柴油机研制中所面临的高压比、宽流量范围及全工况匹配等技术瓶颈。
新型增压系统(二级增压系统)是指将两台及以上的涡轮增压器串联布置的增压方式，空气在高压级和低压级增压器中相继受到压缩以提高压比，同时可以根据发动机不同工况来调节高、低压级增压器的能量分配，获得发动机工况下最佳的压比和流量。但是在采用新型增压系统后如何获取增压系统的性能参数就成为关键,同时如何来评价增压系统的性能,即既能获取增压系统的性能,同时也可以计算出由于管路引起的损失就是本发明的目标。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种串联式增压系统总效率的测试方法，以评价串联式增压系统的性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种串联式增压系统总效率的测试方法，其特征在于包括如下内容：
1)在高压级增器及第一低压级增压器和第二低压级增压器的压气机进出口均安装用于气体参数测量的压力参数测量传感器和温度参数测量传感器；
2)在第一低压级增压器和第二低压级增压器的压气机进口安装用于气体参数测量的流量计；
3)在高压级增器及第一低压级增压器和第二低压级增压器的涡轮进出口均安装用于气体参数测量的压力参数测量传感器和温度参数测量传感器；
4)通过低温气体输送管路将第一低压级增压器和第二低压级增压器的压气机部分均与高压级增器的压气机部分串连起来；通过高温气体输送管路将高压级增器的涡轮部分分别与第一低压级增压器和第二低压级增压器的涡轮部分串联起来；
5)进行参数测量，记录压力参数测量传感器、温度参数测量传感器和流量计的数据；
6)利用所测的参数按照以下两种方法进行计算，得到增压系统的总效率：
计算方法A：
计算方法B：
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明可以实现两种总效率计算方法所需参数的测量，并根据两种总效率计算方法下的计算结果推算出连接管路的损失。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述串联式增压系统的试验装置示意图。
附图标记说明：
3-高压级增压器，4-第一低压级增压器，8-第二低压级增压器，9-低温气体输送管路，10-高温气体输送管路。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明实施例用于测量高压级增压器3、第一低压级增压器4和第二低压级增压器8构成的串联式增压系统的性能，包含若干压力参数测量传感器、若干温度参数测量传感器、若干用于气体流量测量的流量计、低温气体输送管路9和高温气体输送管路10。
第一步，将高压级增压器3、第一低压级增压器4和第二低压级增压器8根据试验台架的空间位置安装好；
第二步，在高压级增器3及第一低压级增压器4和第二低压级增压器8的压气机进出口均安装用于气体参数测量的压力参数测量传感器和温度参数测量传感器；
第三步，在第一低压级增压器4和第二低压级增压器8的压气机进口安装用于气体参数测量的流量计；
第四步，在高压级增器3及第一低压级增压器4和第二低压级增压器8的涡轮进出口均安装用于气体参数测量的压力参数测量传感器和温度参数测量传感器；
第五步，通过低温气体输送管路9将第一低压级增压器4和第二低压级增压器8的压气机部分均与高压级增器3的压气机部分串连起来；通过高温气体输送管路10将高压级增器3的涡轮部分分别于第一低压级增压器4和第二低压级增压器8的涡轮部分串联起来；
第六步，进行参数测量，记录所需的压力参数测量传感器、温度参数测量传感器和流量计的数据；
第七步，利用所测的参数按照以下两种方法进行计算，得到增压系统的总效率。
计算方法A：
式中：
ηTST(A)为系统总效率；
mc为空气质量流量，kg/s；
mt为废气质量流量(空气和燃油)，kg/s；
Tc0为压气机进口温度，K；
Tt0为涡轮进口温度，K；
Cp0为空气比热，J/kg.K；
Cp0*为废气比热，J/kg.K；
πc为压气机压比；πt为膨胀比；
k，绝热指数,对于压气机取1.4,对于涡轮取1.347
π1为低压级压气机压比，πh为高压级压气机压比，Tc1'高压级进口温度，Cp1'高压级进气气体比热。
计算方法B：
式中：
ηTST(B)为系统总效率；
mc为空气质量流量，kg/s；
mt为废气质量流量(空气和燃油)，kg/s；
Tc0为压气机进口温度，K；
Tt0为涡轮进口温度，K；
Cp0为空气比热，J/kg.K；
Cp0*为废气比热，J/kg.K；
πc为压气机压比；
πt为涡轮压比；
k为空气绝热系数OR废气绝热系数。
其中算法A中不包含低温气体管路损失，而算法B中包含了低温气体的管路损失。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种串联式增压系统总效率的测试方法，其特征在于包括如下内容：
1)在高压级增器及第一低压级增压器和第二低压级增压器的压气机进出口均安装用于气体参数测量的压力参数测量传感器和温度参数测量传感器；
2)在第一低压级增压器和第二低压级增压器的压气机进口安装用于气体参数测量的流量计；
3)在高压级增器及第一低压级增压器和第二低压级增压器的涡轮进出口均安装用于气体参数测量的压力参数测量传感器和温度参数测量传感器；
4)通过低温气体输送管路将第一低压级增压器和第二低压级增压器的压气机部分均与高压级增器的压气机部分串连起来；通过高温气体输送管路将高压级增器的涡轮部分分别与第一低压级增压器和第二低压级增压器的涡轮部分串联起来；
5)进行参数测量，记录压力参数测量传感器、温度参数测量传感器和流量计的数据；
6)利用所测的参数按照以下两种方法进行计算，得到增压系统的总效率：
计算方法A：
式中：
ηTST(A)为系统总效率；
mc为空气质量流量，kg/s；
mt为废气质量流量(空气和燃油)，kg/s；
Tc0为压气机进口温度，K；
Tt0为涡轮进口温度，K；
Cp0为空气比热，J/kg.K；
Cp0*为废气比热，J/kg.K；
πc为压气机压比；πt为膨胀比；
k，绝热指数,对于压气机取1.4,对于涡轮取1.347
π1为低压级压气机压比，πh为高压级压气机压比，Tc1′高压级进口温度，Cp1′高压级进气气体比热；
计算方法B：
式中：
ηTST(B)为系统总效率；
mc为空气质量流量，kg/s；
mt为废气质量流量(空气和燃油)，kg/s；
Tc0为压气机进口温度，K；
Tt0为涡轮进口温度，K；
Cp0为空气比热，J/kg.K；
Cp0*为废气比热，J/kg.K；
πc为压气机压比；
πt为涡轮压比；
k为空气绝热系数OR废气绝热系数。
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