RU2243530C1 - Test stand for internal combustion engine turbocompressor - Google Patents
Test stand for internal combustion engine turbocompressor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243530C1 RU2243530C1 RU2003116208/06A RU2003116208A RU2243530C1 RU 2243530 C1 RU2243530 C1 RU 2243530C1 RU 2003116208/06 A RU2003116208/06 A RU 2003116208/06A RU 2003116208 A RU2003116208 A RU 2003116208A RU 2243530 C1 RU2243530 C1 RU 2243530C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- compressor
- adjustable
- turbocharger
- turbocompressor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к испытанию машин, в частности турбокомпрессоров наддува двигателей внутреннего сгорания, и может найти применение при испытании турбин и компрессоров в общем и энергетическом машиностроении.The invention relates to testing machines, in particular turbochargers of pressurization of internal combustion engines, and can find application in testing turbines and compressors in general and power engineering.
Известный стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, устройства измерения и управления, регулируемый источник газового потока, выполнен в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, причем входная и выходная магистрали соединены соответственно с компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора, а регулируемый источник газового потока соединен с входной и выходной магистралями [1].A well-known test bench for testing a turbocharger of an internal combustion engine, comprising an input and output line, measuring and control devices, an adjustable gas flow source, is made in the form of a process compressor with an adjustable drive, the input and output lines being connected respectively to the compressor and turbine of the turbocharger under test, and an adjustable the gas flow source is connected to the inlet and outlet lines [1].
Недостатком этого стенда является то, что на испытание турбокомпрессора непроизводительно затрачивается значительное количество энергии. Кроме того, в известном стенде ограничены возможности имитации и воссоздания условий по структуре потока на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора.The disadvantage of this stand is that a significant amount of energy is expended on testing a turbocharger. In addition, the well-known stand limits the ability to simulate and recreate conditions on the structure of the flow at the inlet to the compressor of the turbocharger under test.
Наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков является стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым турбокомпрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, рекуперативный теплообменник, регулируемый нагревателем, второй рекуперативный теплообменник, теплообменник-охладитель и регулируемый интерцептор и устройства измерения и управления. Входная магистраль стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров второго и первого рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя с входом турбины испытуемого турбокомпрессора. Выходная магистраль стенда сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника и технологического компрессора с выходом компрессора испытуемого турбокомпрессора [2]. Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа. Недостатком этого стенда является то, что на испытание турбокомпрессора непроизводительно затрачивается большое количество энергии.Closest to the proposed combination of features is a test bench for a turbocharger of an internal combustion engine, containing an input and output line connected to the turbocharger under test, an adjustable gas flow source made in the form of a process compressor with an adjustable drive, a regenerative heat exchanger controlled by a heater, a second recuperative heat exchanger , heat exchanger-cooler and adjustable spoiler and measuring and control devices. The input line of the test bench is connected by its entrance with the atmosphere and is connected via the second circuits of the second and first recuperative heat exchangers and an adjustable heater to the turbine input of the turbocharger under test. The output line of the stand is communicated with its outlet to the atmosphere and is connected through the first circuit of the second recuperative heat exchanger and the process compressor to the compressor output of the turbocharger under test [2]. This technical solution is selected by the authors as a prototype. The disadvantage of this stand is that a large amount of energy is spent unnecessarily on testing a turbocharger.
Целью изобретения является снижение энергозатрат на испытание турбокомпрессора, за счет рекуперации тепла и снижения давления воздуха в магистралях стенда.The aim of the invention is to reduce energy consumption for testing a turbocompressor, due to heat recovery and air pressure reduction in the bench lines.
Поставленная цель достигается тем, что стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым турбокомпрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом первый и второй, рекуперативный теплообменник, устройства измерения и управления, регулируемым нагревателем, теплообменником-охладителем и регулируемым интерцептором, выполненным в виде корпуса с центральным клапаном для прохода газа и расположенными по образующей корпуса сквозными отверстиями, соединенными с атмосферой через управляемые клапаны, дополнительно оборудован технологическим турбокомпрессором с регулируемым приводом. Входная магистраль стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров последовательно установленных второго и первого рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя с входом турбины испытуемого турбокомпрессора. Выходная магистраль стенда сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника и технологического компрессора с выходом компрессора испытуемого турбокомпрессора. На входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора установлен регулируемый интерцептор, а выход турбины испытуемого турбокомпрессора сообщен с теплообменником-охладителем и входом этого же интерцептора соединенного с магистралью.This goal is achieved by the fact that the test bench for a turbocharger of an internal combustion engine, containing input and output lines connected to the tested turbocharger, an adjustable source of gas flow, made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, the first and second, recuperative heat exchanger, measuring and control devices, adjustable heater, heat exchanger-cooler and adjustable interceptor, made in the form of a housing with a central valve for passage gas and through holes located along the generatrix of the housing, connected to the atmosphere through controlled valves, is additionally equipped with a technological turbocompressor with an adjustable drive. The input line of the test bench is connected by its entrance with the atmosphere and is connected by means of the second circuits of the second and first recuperative heat exchangers in series, and an adjustable heater to the turbine input of the turbocharger under test. The output line of the stand is communicated with its outlet to the atmosphere and is connected through the first circuit of a second recuperative heat exchanger and a process compressor to the compressor output of the turbocharger under test. An adjustable interceptor is installed at the compressor inlet of the tested turbocompressor, and the turbine output of the tested turbocompressor is in communication with a heat exchanger-cooler and the input of the same interceptor connected to the main.
В регулируемом интерцепторе, например, в сквозные отверстия интерцептора установлены втулки с отверстиями с возможностью поворота вокруг оси и перемещения в осевом направлении, имитируя структуру потока на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора.In an adjustable interceptor, for example, bushings with holes are installed in the through holes of the interceptor to rotate around the axis and move in the axial direction, simulating the flow structure at the compressor inlet of the turbocharger under test.
Регулируемый нагреватель выполнен в виде электрического калорифера с последовательно-параллельной схемой подключения нагревательных элементов и схемой коммутации этих элементов.The adjustable heater is made in the form of an electric air heater with a series-parallel circuit for connecting heating elements and a switching circuit for these elements.
Воздух из атмосферы поступает во входную магистраль, проходит последовательно через вторые контуры второго и первого рекуперативных теплообменников, где подогревается теплом отработанных газов, а затем дополнительно нагревается до необходимой температуры в регулируемом нагревателе. Подогретый воздух поступает на вход турбины испытуемого турбокомпрессора, расширяется в сопловых и рабочих лопатках турбины, совершая работу, а турбина приводится во вращение ротором турбокомпрессора. При расширении воздуха в турбине его температура и давление снижаются: давление перед теплообменником-охладителем становится ниже атмосферного, а температура остается высокой. После выхода из турбины воздух поступает в теплообменник-охладитель, где охлаждается до необходимой температуры в результате передачи тепла воздуху второго контура, и поступает через центральный канал регулируемого интерцептора на вход компрессора испытуемого турбокомпрессора, который, вращаясь, сжимает воздух. При этом давление и температура воздуха повышаются. Однако давление остается ниже атмосферного. Воздух далее поступает на вход технологического компрессора, где его давление и температура повышаются. В результате давления становится выше атмосферного.Air from the atmosphere enters the inlet line, passes sequentially through the second circuits of the second and first recuperative heat exchangers, where it is heated by the heat of the exhaust gases, and then additionally heated to the required temperature in an adjustable heater. The heated air enters the turbine inlet of the turbocharger under test, expands in the nozzle and working blades of the turbine, doing work, and the turbine is driven into rotation by the turbocompressor rotor. With the expansion of air in the turbine, its temperature and pressure decrease: the pressure in front of the heat exchanger-cooler becomes lower than atmospheric, and the temperature remains high. After exiting the turbine, air enters the heat exchanger-cooler, where it is cooled to the required temperature as a result of heat transfer to the air of the second circuit, and enters through the central channel of the adjustable interceptor to the compressor inlet of the tested turbocompressor, which rotates, compresses the air. In this case, the pressure and air temperature increase. However, the pressure remains below atmospheric. The air then enters the inlet of the process compressor, where its pressure and temperature rise. As a result, the pressure becomes higher than atmospheric.
Нагретый в компрессорах воздух поступает в первый контур второго рекуперативного теплообменника, где передает тепло воздуху второго контура и отводится в атмосферу.The air heated in the compressors enters the first circuit of the second recuperative heat exchanger, where it transfers heat to the air of the second circuit and is vented to the atmosphere.
Сопоставленный анализ предложенного технического решения с известными прототипом и аналогами показал, что предложенное техническое решение отличается наличием новых элементов, а именно технологического турбокомпрессора, а также схемой соединения элементов между собой и с испытуемым турбокомпрессором.A comparative analysis of the proposed technical solution with the well-known prototype and analogues showed that the proposed technical solution is characterized by the presence of new elements, namely a technological turbocompressor, as well as the circuit of connecting the elements together and with the tested turbocompressor.
Сущность предмета изобретения поясняется чертежом, где показана принципиальная схема стенда для испытания турбокомпрессора.The essence of the subject invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of a bench for testing a turbocharger.
Стенд содержит технологический компрессор 1 с регулируемым приводом 2, испытуемый турбокомпрессор с компрессором 3 и турбиной 4, первый рекуперативный теплообменник 5, второй рекуперативный теплообменник 6, регулируемый нагреватель 7, теплообменник-охладитель 8, регулируемый интерцептор 9, входную 10 и выходную 11 магистрали стенда, устройства измерения и управления (условно не показаны). Входная магистраль 10 стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров второго 6 и первого 5 рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя 7 с входом турбины 4 испытуемого турбокомпрессора. Выходная магистраль 11 стенда сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника 6 и технологического компрессора 1 с выходом компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора. На входе в компрессор 3 испытуемого турбокомпрессора установлен регулируемый интерцептор 9, а выход турбины 4 испытуемого турбокомпрессора сообщен посредством первого контура теплообменника-охладителя 8 с входом регулируемого интерцептора 9, выход второго контура теплообменника-охладителя 8 через управляемую задвижку 13 сообщен с компрессором 14 технологического турбокомпрессора, а выход компрессора 14 технологического турбокомпрессора сообщен соединительной магистралью 12 посредством первого контура первого рекуперативного теплообменника 5 с входом турбины 15 технологического турбокомпрессора, имеющего регулируемый привод 16, регулируемый нагреватель 7 выполнен в виде электрического калорифера со схемой управления.The stand contains a technological compressor 1 with an adjustable drive 2, a test turbocharger with a compressor 3 and a turbine 4, a first recuperative heat exchanger 5, a second recuperative heat exchanger 6, an adjustable heater 7, a heat exchanger-cooler 8, an adjustable interceptor 9, an input 10 and an output 11 of the stand line, measuring and control devices (not shown conditionally). The input line 10 of the stand is connected by its entrance with the atmosphere and is connected via the second circuits of the second 6 and the first 5 regenerative heat exchangers and an adjustable heater 7 to the turbine input 4 of the turbocharger under test. The output line 11 of the stand is communicated with its outlet to the atmosphere and is connected via the first circuit of the second recuperative heat exchanger 6 and the process compressor 1 to the output of the compressor 3 of the turbocharger under test. An adjustable interceptor 9 is installed at the inlet of the compressor 3 of the test turbocharger, and the turbine output 4 of the test turbocharger is communicated through the first circuit of the heat exchanger-cooler 8 with the input of the adjustable interceptor 9, the output of the second circuit of the heat exchanger-cooler 8 is connected via the gate valve 13 to the compressor 14 of the process turbocharger, and the output of the compressor 14 of the process turbocharger is communicated by the connecting line 12 through the first circuit of the first regenerative heat exchange CENI 5 with the turbine inlet of the turbocharger 15, the process having a steering actuator 16, adjustment heater 7 is formed as an electric heater with a control circuit.
Стенд работает в следующей последовательности. При запуске стенда включают регулируемый привод 2 на малую частоту вращения и приводят во вращение технологический компрессор 1. При этом воздух из атмосферы по входной магистрали 10, через вторые контуры второго 6 и первого 5 рекуперативных теплообменников, регулируемый нагреватель 7, турбину 4 испытуемого турбокомпрессора, теплообменник-охладитель 8, регулируемый интерцептор 9 и компрессор 3 испытуемого турбокомпрессора поступает на вход технологического компрессора 1. При этом давление Рк и температура Тк воздуха на входе в технологический компрессор понижаются из-за потерь давления в элементах газовоздушного тракта стенда и расширения в турбине. В технологическом компрессоре 1 воздух сжимается, в результате чего давление Ртк и температура Ттк на выходе из технологического компрессора 1 увеличиваются. Давление Ртк и температура Ттк на выходе из технологического компрессора связаны с давлением Рк и температурой Тк на входе (на выходе из компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора) известными из термодинамики соотношениями:The stand works in the following sequence. When the stand is started, the variable speed drive 2 is turned on and the technological compressor 1 is rotated. At the same time, air from the atmosphere is supplied through the input line 10 through the second circuits of the second 6 and first 5 recuperative heat exchangers, adjustable heater 7, turbine 4 of the turbocharger under test, heat exchanger cooler 8, 9 spoiler adjustment and turbocharger compressor 3 under test is input to process the compressor 1. The pressure P and a temperature T for air inlet technological cue compressor is lowered due to pressure loss in the elements of the stand-gas path and the expansion in the turbine. In the process compressor 1, air is compressed, as a result of which the pressure P tk and the temperature T tk at the outlet of the process compressor 1 increase. The pressure P tk and the temperature T tk at the outlet of the process compressor are related to the pressure P k and the temperature T k at the inlet (at the outlet of the compressor 3 of the turbocharger under test), the relationships known from thermodynamics are:
Pтк=Pк· π тк; 
где π тк - степень повышения давления технологического компрессора 1 является функцией частоты вращения);where π tk - the degree of pressure increase of the technological compressor 1 is a function of speed);
n - показатель политролы сжатия (для воздуха в адиабатном процессе сжатия n≈ 1,4).n is the indicator of compression polytrol (for air in the adiabatic compression process n≈ 1.4).
При запуске Рк<Р0 и Тк≈ Т0, где Р0 и Т0 - параметры атмосферного воздуха на входе во входную магистраль 10.When starting P to <P 0 and T to ≈ T 0 , where P 0 and T 0 are the parameters of the atmospheric air at the entrance to the input line 10.
При этом на выходе из технологического компрессора 1 Ртк>Р0, Ттк>Т0. Воздух с повышенным давлением Ртк и температурой Ттк после выхода из технологического компрессора 1 поступает в первый контур второго рекуперативного теплообменника 6 и через выходную магистраль 11 отводится в атмосферу. Одновременно с процессом сжатия воздуха в технологическом компрессоре 1 происходит расширение воздуха в турбине 4 испытуемого турбокомпрессора. Параметры воздуха на входе в турбину давление Рт и температура Тт связаны с параметрами воздуха на выходе из турбины P1 и T1, известными из термодинамики соотношениями:At the same time, at the exit from the process compressor 1 P tk > P 0 , T tk > T 0 . Air with increased pressure P tk and temperature T tk after leaving the process compressor 1 enters the first circuit of the second recuperative heat exchanger 6 and is discharged into the atmosphere through the outlet line 11. Simultaneously with the process of air compression in the process compressor 1, air expands in the turbine 4 of the turbocharger under test. The parameters of the air at the turbine inlet pressure P t and the temperature T t are related to the air parameters at the turbine outlet P 1 and T 1 , known from thermodynamics by the relations:
где π т - степень понижения давления в турбине 4 испытуемого турбокомпрессора;where π t - the degree of pressure reduction in the turbine 4 of the tested turbocompressor;
n - показатель политролы расширения (n≈ 1,4).n is the indicator of polytrol expansion (n≈ 1.4).
На запуске Рт≈ Р0, Тт≈ Т0.At start, P t ≈ P 0 , T t ≈ T 0 .
Воздух при расширении в турбине 4 совершает работу. Ротор турбокомпрессора приходит во вращение и поступающий на вход 4 компрессора 3 воздух с параметрами P1 и T1 сжимается в компрессоре 3 испытуемого турбокомпрессора до параметров Рк и Тк. При этом параметры воздуха на входе в компрессор 3 P1 и T1 и на выходе из компрессора 3 Рк и Тк связаны между собой известными из термодинамики формулами:The expansion air in turbine 4 does the job. The rotor of the turbocompressor comes into rotation and the air supplied to the input 4 of the compressor 3 with the parameters P 1 and T 1 is compressed in the compressor 3 of the tested turbocompressor to the parameters P to and T to . In this case, the air parameters at the inlet to the compressor 3 P 1 and T 1 and at the outlet of the compressor 3 P k and T k are interconnected by the formulas known from thermodynamics:
где π к - степень повышения давления в компрессоре 3 испытуемого турбокомпрессора (зависит от частоты вращения);where π to - the degree of pressure increase in the compressor 3 of the tested turbocharger (depends on the speed);
n - показатель политролы сжатия. Условно принято, что в технологическом компрессоре 1, компрессоре 3 и турбине 4 испытуемого турбокомпрессора показатели политролы сжатия и расширения равны.n is an indicator of compression polytrols. It is conventionally accepted that in the process compressor 1, compressor 3, and turbine 4 of the turbocharger under test, the polytrols of compression and expansion are equal.
По мере повышения частоты вращения ротора испытуемого турбокомпрессора увеличивают частоту вращения регулируемого привода 2 и одновременно включают регулируемый подогреватель 7. Температура воздуха Тт на входе в турбину 4 увеличивается, увеличивается степень понижения давления в турбине π т и работа, совершаемая воздухом при расширении в турбине. Давление воздуха P1 на входе в компрессор 3 понижается, температура воздуха T1 на входе в компрессор 3 после отвода тепла в теплообменнике-охладителе 8 понижается, но остается выше температуры атмосферного воздуха (T1>T0).As the rotor speed of the turbocharger under test increases, the speed of the adjustable drive 2 increases and at the same time the adjustable heater 7 is turned on. The air temperature T t at the turbine inlet 4 increases, the degree of pressure decrease in the turbine π t and the work performed by the air when expanding in the turbine increase. The air pressure P 1 at the inlet to the compressor 3 decreases, the air temperature T 1 at the inlet to the compressor 3 after heat removal in the heat exchanger-cooler 8 decreases, but remains above the temperature of the atmospheric air (T 1 > T 0 ).
В компрессоре 3 испытуемого турбокомпрессора воздух сжимается, давление Рк и температура Тк увеличиваются, но давление Рк остается ниже давления окружающей среды (Рк<Р0).In the compressor 3 of the turbocharger under test, the air is compressed, the pressure P k and the temperature T k increase, but the pressure P k remains below the ambient pressure (P k <P 0 ).
В технологическом компрессоре 1 давление Рк и температура Тк повышаются, при этом Ртк>Р0 и Ттк>Т0. После сжатия в технологическом компрессоре 1 отработавший воздух передает тепло воздуху, поступающему на вход турбины 4, во втором рекуперативном теплообменнике 6 и отводится через выходную магистраль в атмосферу. Для изменения режима работы испытуемого турбокомпрессора изменяют частоту вращения регулируемого привода 2 и количество теплоты, подводимое к воздуху в регулируемом нагревателе 7.In the process compressor 1, the pressure P k and the temperature T k increase, while P tk > P 0 and T tk > T 0 . After compression in the process compressor 1, the exhaust air transfers heat to the air entering the turbine inlet 4 in the second recuperative heat exchanger 6 and is discharged through the outlet line into the atmosphere. To change the operating mode of the tested turbocharger, the speed of the variable drive 2 and the amount of heat supplied to the air in the variable heater 7 are changed.
Для снижения непроизводительных потерь энергии в теплообменнике-охладителе 8, а также для обеспечения работы стенда без подогрева воздуха в регулируемом нагревателе 7, открывают управляемую задвижку 13, включают регулируемый привод 16 технологического турбокомпрессора 14.To reduce unproductive energy losses in the heat exchanger-cooler 8, as well as to ensure operation of the stand without heating the air in an adjustable heater 7, open a controlled valve 13, include an adjustable drive 16 of the technological turbocharger 14.
В результате в циркуляционном контуре, образованном вторым контуром теплообменника-охладителя 8 компрессором 14 технологического турбокомпрессора, первым контуром первого рекуперативного теплообменника 5, турбиной 15 технологического турбокомпрессора, воздух, подогретый в теплообменнике-охладителе 8, сжимается в компрессоре 14, где повышается его давление и температура. Воздух с выхода турбины по соединительной магистрали 12 поступает в первый контур первого теплообменника регулятора 5, охлаждается и поступает на вход в турбину 15, где расширяется и охлаждается. Охлажденный воздух поступает в теплообменник-охладитель 8, где нагревается за счет охладителя потока воздуха, поступающего на вход в компрессор 1 испытуемого турбокомпрессора.As a result, in the circulation circuit formed by the second circuit of the heat exchanger-cooler 8 by the compressor 14 of the technological turbocompressor, the first circuit of the first recuperative heat exchanger 5, the turbine 15 of the technological turbocompressor, the air heated in the heat exchanger-cooler 8 is compressed in the compressor 14, where its pressure and temperature increase . The air from the outlet of the turbine through the connecting line 12 enters the first circuit of the first heat exchanger of the regulator 5, is cooled and supplied to the inlet of the turbine 15, where it expands and cools. Cooled air enters the heat exchanger-cooler 8, where it is heated by a cooler of the air flow entering the compressor 1 of the turbocharger under test.
Для изменения режима работы турбокомпрессора изменяют частоту вращения регулируемого привода 2, а следовательно, и частоту вращения технологического компрессора 1. Степень повышения давления π тк технологического компрессора является функцией частоты вращения. Суммарная степень повышения давления компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора и технологического компрессора 1 равнаTo change the operating mode of the turbocharger, the speed of the variable-speed drive 2 is changed, and consequently, the speed of the process compressor 1. The degree of increase in pressure π tk of the process compressor is a function of speed. The total degree of increase in pressure of the compressor 3 of the tested turbocharger and process compressor 1 is
π кΣ =π к· π тк kΣ pi = π · π to mk
С повышением суммарной степени повышениям давления π тΣ в компрессорах 1 и 3 увеличивается степень расширения воздуха π т в турбине 4 и, как следствие, понижается его давление и температура на входе в компрессор 3 испытуемого турбокомпрессора. Одновременно изменяют частоту вращения регулируемого привода 16 технологического турбокомпрессора, тем самым изменяют степень подогрева воздуха в первом рекуперативном теплообменнике 5 и степень охлаждения воздуха в теплообменнике-охладителе 8.With an increase in the total degree of pressure increase π tΣ in compressors 1 and 3, the degree of expansion of air π t in turbine 4 increases and, as a result, its pressure and temperature at the inlet to compressor 3 of the turbocharger under test decrease. At the same time, the speed of the variable-speed drive 16 of the process turbocharger is changed, thereby changing the degree of heating of the air in the first recuperative heat exchanger 5 and the degree of cooling of the air in the heat exchanger-cooler 8.
Меняя уровень подогрева воздуха в рекуперативных теплообменниках 6 и 5 и регулируемом нагревателе воздуха 7 и степень охлаждения воздуха в теплообменнике-охладителе 8 возможно менять частоту вращения ротора турбокомпрессора от 19 с-1 (1130 об/мин) до 300 с-1 (18000 об/мин).By changing the level of air heating in the recuperative heat exchangers 6 and 5 and the adjustable air heater 7 and the degree of air cooling in the heat exchanger-cooler 8, it is possible to change the rotational speed of the turbocompressor rotor from 19 s -1 (1130 rpm) to 300 s -1 (18000 rpm min).
Испытания по проверке характеристики турбокомпрессора, в том числе и по определению запасов газодинамической устойчивости проводят после изготовления или ремонта турбокомпрессора. При этом запас по газодинамической устойчивости Δ Ку должен составлять 10-15% и определяться по выражению:Tests to verify the characteristics of the turbocharger, including the determination of gas-dynamic stability reserves, are carried out after the manufacture or repair of the turbocharger. In this case, the margin of gas-dynamic stability Δ K y should be 10-15% and determined by the expression:
Δ Ку=(Ку-1)· 100.Δ K y = (K y -1) · 100.
В этом выражении Ку коэффициент запаса по газодинамической устойчивости, величина которого определяется из соотношения:In this expression, K y is the safety factor for gas-dynamic stability, the value of which is determined from the relation:
где Gпp и Gпp.г - приведенный расход воздуха в рабочей точке и на границе помпажа по напорной характеристике при неизменной приведенной частоте вращения ротора турбокомпрессора;where Gp and Gpg - reduced air flow at the operating point and at the surge boundary in terms of pressure characteristic at a constant reduced rotational speed of the turbocompressor rotor;
π к и π к.г - степень повышения давления в рабочей точке и на границе помпажа при неизменной приведенной частоте вращения ротора турбокомпрессора.π k and π kg - the degree of pressure increase at the operating point and on the surge border at a constant reduced rotational speed of the turbocompressor rotor.
При увеличении уровня неоднородности входного потока, характеризуемого суммой средне интегральной амплитуды ε пульсации полного давления и показателя окружной неравномерности Δ σ поля полного давления запас устойчивости уменьшается на величину:With an increase in the level of inhomogeneity of the input stream, characterized by the sum of the average integral amplitude ε of the pulsation of the total pressure and the index of the circular non-uniformity Δ σ of the field of the total pressure, the stability margin decreases by
δ Ку=α вх(ε +Δ σ )· 100δ To y = α I (ε + Δ σ) · 100
Это величина характеризует смещение границы помпажа к рабочей линии компрессора. Эмпирический коэффициент α вх вблизи границы помпажа имеет значение больше 1, а на удалении - меньше 1.This value characterizes the shift of the surge border to the compressor working line. The empirical coefficient α in near the surge boundary has a value greater than 1, and at a distance less than 1.
Установка на входе в компрессор 3 испытуемого турбокомпрессора регулируемого интерцептора 9 позволяет воздействовать на поток воздуха, изменяя амплитуду ε пульсации полного давления и величину показателя окружной неравномерности Δ σ поля полного давления.The installation at the inlet of the compressor 3 of the test turbocharger of an adjustable interceptor 9 allows you to influence the air flow by changing the amplitude ε of the pulsation of the total pressure and the value of the index of the circumferential non-uniformity Δ σ of the total pressure field.
Применение предложенного стенда позволяет снизить затраты энергии на испытания турбокомпрессора в 2-4 раза и приблизить условия испытания турбокомпрессора по проверке основных параметров к реальным. Одновременно улучшаются условия труда на стенде из-за уменьшения частоты вращения ротора и, как следствие, вибраций и шума, а также уменьшается загрязнение окружающей среды из-за рекуперации теплоты отработавших газов и использования теплоты окружающей среды.The application of the proposed stand allows to reduce energy costs for testing a turbocompressor by 2-4 times and to bring the test conditions of a turbocompressor by checking the basic parameters to real ones. At the same time, working conditions at the stand are improved due to a decrease in the rotor speed and, as a result, vibrations and noise, as well as environmental pollution due to the recovery of the heat of the exhaust gases and the use of the heat of the environment.
Источники информацииSources of information
1. А.с. СССР №1239545, МПК G 10 M 15/00, Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, авторы: Носырев Д.Я., Денисов Г.П.1. A.S. USSR No. 1239545, IPC G 10 M 15/00, Test bench for testing a turbocharger of an internal combustion engine, authors: Nosyrev D.Ya., Denisov G.P.
2. Патент РФ №2199727, МПК G 01 М 15/00, Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания.2. RF patent No. 2199727, IPC G 01 M 15/00, Stand for testing a turbocharger of an internal combustion engine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003116208/06A RU2243530C1 (en) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | Test stand for internal combustion engine turbocompressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003116208/06A RU2243530C1 (en) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | Test stand for internal combustion engine turbocompressor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003116208A RU2003116208A (en) | 2004-11-20 |
| RU2243530C1 true RU2243530C1 (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=34388153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003116208/06A RU2243530C1 (en) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | Test stand for internal combustion engine turbocompressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2243530C1 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2481565C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Gas turbine engine, test method of gas turbine engine (versions), production method of gas turbine engine, adjustment method of gas turbine engine, industrial production method of gas turbine engines, and operating method of gas turbine engine |
| RU2487334C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Turbojet, method of turbojet testing (versions) and method of turbojet production, method of turbojet industrial production, method of turbojet overhaul, and method of turbojet operation |
| RU2544636C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of batch production of gas-turbine engine, and gas-turbine engine made by means of this method |
| RU2544407C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of turbojet batch manufacturing and turbojet manufactured according to this method |
| RU2544412C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of operational development of experimental turbojet engine |
| RU2544410C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of turbojet batch manufacturing and turbojet manufactured according to this method |
| RU2544686C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Adjustment method of test gas-turbine engine |
| RU2545110C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-27 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Gas-turbine engine |
| RU2545111C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-27 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of batch production of gas-turbine engine, and gas-turbine engine made by means of this method |
| RU2551249C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of operational development of experimental jet turbine engine |
-
2003
- 2003-06-02 RU RU2003116208/06A patent/RU2243530C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2481565C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Gas turbine engine, test method of gas turbine engine (versions), production method of gas turbine engine, adjustment method of gas turbine engine, industrial production method of gas turbine engines, and operating method of gas turbine engine |
| RU2487334C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Turbojet, method of turbojet testing (versions) and method of turbojet production, method of turbojet industrial production, method of turbojet overhaul, and method of turbojet operation |
| RU2544636C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of batch production of gas-turbine engine, and gas-turbine engine made by means of this method |
| RU2544407C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of turbojet batch manufacturing and turbojet manufactured according to this method |
| RU2544412C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of operational development of experimental turbojet engine |
| RU2544410C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of turbojet batch manufacturing and turbojet manufactured according to this method |
| RU2544686C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Adjustment method of test gas-turbine engine |
| RU2545110C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-27 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Gas-turbine engine |
| RU2545111C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-03-27 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of batch production of gas-turbine engine, and gas-turbine engine made by means of this method |
| RU2551249C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Method of operational development of experimental jet turbine engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2199727C2 (en) | Internal combustion engine turbocompressor test bed | |
| CN107472541B (en) | Environmental control system for an aircraft | |
| JP5788025B2 (en) | A device for simulating the pressure and temperature conditions of air taken in by a reciprocating internal combustion engine | |
| US20060219227A1 (en) | Toroidal intersecting vane supercharger | |
| RU2243530C1 (en) | Test stand for internal combustion engine turbocompressor | |
| EP3091195A1 (en) | System and method for waste heat powered active clearance control | |
| BR102016002935A2 (en) | Intercooled gas turbine engines and airflow temperature control method | |
| JP6559144B2 (en) | Atmospheric condition adjustment device for internal combustion engine testing, and its adjustment method and method of use | |
| KR102045131B1 (en) | Apparatus and methods for adjusting air during testing of alternative internal combustion engines and the use of such apparatus. | |
| CN112081670B (en) | Forced air convection apparatus and method for cooling a turbine | |
| CN111473941B (en) | Closed cycle turbine characteristic test method | |
| CN111487061B (en) | Closed circulation turbine characteristic test device | |
| CN114323667A (en) | Air compressor high-altitude environment test system and adjusting method | |
| RU187841U1 (en) | Test bench for turbocharger of an internal combustion engine | |
| Brinkert et al. | Understanding the twin scroll turbine: flow similarity | |
| CN106017908B (en) | Rotary turbine flow and cooling test device and method | |
| RU174050U1 (en) | Test bench for turbocharger of an internal combustion engine | |
| RU2436060C2 (en) | Test bench for turbo-compressor of internal combustion engine | |
| RU68129U1 (en) | TEST FOR TURBOCHARGER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU151732U1 (en) | TEST FOR TURBOCHARGER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU132555U1 (en) | TURBO COMPRESSOR TEST STAND | |
| CN110100084B (en) | Method of designing a turbomachine | |
| Chiang et al. | An investigation of steady and dynamic performance of a small turbojet engine | |
| RU149944U1 (en) | TEST FOR TURBOCHARGER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU70578U1 (en) | TEST FOR TURBOCHARGER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070603 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090927 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120213 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150603 |