中文题目：废气涡轮增压器结构设计
外文题目：Exhaust turbocharger structure design
摘要
涡轮增压器能在发动机排量不变的情况下，提高其动力性能，降低尾气排放，最初主要用于柴油发动机。最近，汽油发动机也越来越多地安装了涡轮增压器。Turbo，即涡轮增压，简称T，最早时候由瑞典的萨博（SAAB）汽车公司应用于汽车领域。现在很多人都知道了，涡轮增压简称TURBO，如果在轿车尾部看到TURBO或者T，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。这些汽车的发动机工作，是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功，从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下，若想提高发动机的输出功率，最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而，向气缸内多提供燃料容易做到，但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧，靠传统的发动机进气系统是很难完成的。
关键字：涡轮增压；气缸内燃烧；燃料
Abstract
Turbochargers can improve engines?power performance and reduce exhaust emissions without changing their capacity.They were mainly used in diesel enginesfirstly .Turbo, namely the turbocharging, is called T, most early time (SAAB) the Car company applies by Sweden's Sabo in the automobile domain. Many people have known now, the turbocharging is called TURBO, if saw in the passenger vehicle rear part TURBO or T, namely indicated this vehicle uses the engine is the turbocharging engine. These automobile's engine work, is makes the merit depending on the fuel in the engine cylinder internal combustion, thus foreign output. In engine capacity certain situation, if wants to raise engine's output, the most effective method provides the fuel burning much. However, provides the fuel to the air cylinder in easily to do, but must provide the enough quantity the air to support the fuel to burn completely, is very difficult to complete depending on the traditional engine air intake system.
Key words: Turbo; Air cylinder internal combustion; Fuel
目录
1.废气涡轮增压概述 (1)
1.1废气涡轮增压器的背景 (1)
1.2废气涡轮增压器产业的技术发展 (2)
1.3废气涡轮增压器原理 (3)
2废气涡轮增压器压气机结构设计 (6)
2.1 压气机的结构 (6)
2.1.1进气道 (6)
2.1.2压气机叶轮 (6)
2.1.3扩压器 (7)
2.1.4压气机蜗壳 (7)
2.2 压气机的主要工作参数 (8)
2.2.1设计的原始数据 (8)
2.3离心式压气机的结构设计 (9)
2.3.1进气道 (9)
2.3.2导风轮的初步设计 (10)
2.3.3叶轮（工作轮）的初步设计 (12)
2.3.4扩压器的初步设计 (15)
2.3.5其他参数设计计算 (16)
2.3.6对初步设计进行校核 (16)
3废气涡轮结构设计 (18)
3.1废气涡轮结构 (18)
3.2工作轮结构设计 (19)
3.3相关参数设计 (20)
3.3.1设计的原始数据 (20)
3.3.2废气在单级涡轮内的膨胀过程及效率 (20)
4废气涡轮增压器主轴轴承以及其它装置的研究 (24)
4.1废气涡轮增压器主轴 (24)
4.2废气涡轮增压器主轴轴承 (24)
4.3废气涡轮增压器主轴轴承的润滑和冷却系统 (25)
4.4废气涡轮增压器密封和隔热系统 (26)
5 经济性分析 (27)
6.总结 (28)
致谢 (29)
参考文献 (30)
附录A译文························································错误！未定义书签。附录B外文文献 ··················································错误！未定义书签。
辽宁工程技术大学毕业设计(论文)
1 废气涡轮增压概述
1.1 废气涡轮增压器的背景
说到涡轮增压技术，它已经有100多年历史了。在1905年Alfred Buchi博士就申请了第一款涡轮增压器的专利——动力驱动的轴向增压器。到了1961年，小轿车开始试探性地安装增压器，但因为瞬间产生的巨大压力和热量，使安装后效果并不理想。而来自于北欧瑞典的Saab萨博公司则是第一家把涡轮增压器应用到汽车产品上的汽车制造商，1977年问世的Saab萨博99汽车，使汽车发动机在应用涡轮增压技术上，真正开始走向成熟，它的到来同时宣告了汽车产业一个新时代的诞生。涡轮增压技术改写了“排量大小决定功率”的传统概念目前，己被世人公认为内燃机技术的发展方向之一，迄今仍保持着方兴未艾的发展势头。涡轮增压是一项新技术，几十年的发展历史有力地表明，涡轮增压是提高发动机功率和改善经济性的最有效措施，也是发动机强化的必然途径，它已成为当前内燃机发展的重要方向。涡轮增压是使柴油机动力装置降低成本、缩小体积、减轻重量最成功的方法。实践证明，对于安装尺寸受限制的应用(如船舶、机车、卡车等)上是最受欢迎的，涡轮增压在降低比油耗、减少噪声以及高原性能等方面胜过非增压发动机。
60年代增压技术在中速柴油机上得到普遍应用，使强化指标有了很大提高；70年代的石油危机，又促使经济性指标(包括降低燃油耗率和使用劣质燃油)得到很大改善：80年代各国对环境污染的限制更为严格，制定了极为苛刻的环保法规，迫使柴油机制造厂商各自寻找对策以谋生存。新开发的柴油机必须在诸多方面能体现出优越性，否则就无法适应未来剧烈的市场竞争。纵观我国中速机的现状，应该说己初步具备了研究、设计和生产体系，但就总体水平而言，强化度不高，部分关键部件的可靠性尚待进一步提高，自动化程度低，减振降噪，措施尚未实际应用(但高速机上已有应用)，排放研究还处于议论阶段：整机的系列化和零部件的通用化程度较低；部分零部件如高压油泵和喷油器的偶件、调速器、轴瓦和活塞环等的制造工艺落后，质量较差，引进指标较高机型的这些零部件仍依赖进口，这些薄弱环节也限制了自行开发机型强度的提高。
增压技术由于在节能、提高功率及满足环保等方面具有无可比拟的优点而被众多柴油机所采用，而且发展越来越迅速。从发展趋势来看，增压程度越来越高，现在最大平均有效压力已超过3.0MPa这样高的平均有效压力，使得高增压柴油机出现了机械负荷和热负荷严重、低工况性能和瞬态特性变差等突出的问题，因此对增压系统提出了越来越高
袭楚涵：废气涡轮增压器结构设计
的要求：要具有良好的全工况性能，主要是有利于改善低工况性能；较高的排气能量利用率；气缸扫气顺利；有害排放物低；瞬态特性好；易于实现系列化生产；涡轮尽量采用单进口。为了满足这些要求，人们研发了多种增压系统，尤其是为了改善高增压柴油机的低工况性能，国内外研究人员通过各种途径做了大量的工作，并取得了较显著的成绩【1】。1.2 废气涡轮增压器产业的技术发展
我国吴仲华先生创立的叶轮机械三元流理论，随着计算机技术的迅速发展得到了广泛的应用。目前采用准二维设计方法设计离心式压气机与径流涡轮已经很普遍。因全于元流方法可以更准确、更全面地描述叶轮内部流场，利用它对各种损失模型与叶轮内部流场的深人研究已经取得很大成绩，现已成为涡轮增压器叶轮设计的基本方法。我国近年也开始进行空气动力学计算、只元流场分析、叶轮及叶型设计、强度分析及性能预测等等。就设计方法而言，下一步的发展一是取决于理论上的突破，二是计算机技术的发展。我国的增压器工业的设计与制造技术正处在“发展中”状态，而西方国家已经达到了“发达”状态今天的涡轮增压器的结构已经相当紧凑、合理、完善，材料性能的提高对涡轮增压器性能、成本的贡献是相当大的。可喜的是近年来高新技术材料应用研究进展很快，对增压器的发展起着非常重要的作用TiAl合金作为一种新型的高温材料，密度小(约3.7-3. 9g/cm'，只有镍基高温合金7.8-!3. 3g/cm`的二份之一左右)、高温强度及抗氧化性好，用于涡轮增压器可以大幅度降低其转动惯量，提高其瞬态响应性。采用高频感应快速熔化浇铸工艺铸造涡轮叶轮已经成功，采用粉末冶金成型方法也已制成涡轮毛胚另外值得重视的是，压气机进气端与滤清器结合.采月]静电滤清、进气预旋等措施提高滤清效果与拓宽压气机流量范围.
总的说来，经过几十年的发展，涡轮增压器的产品基本结构趋向一致，但小型化与运用新技术优化结构却方兴未艾。社会发展对发动机提出了越来越高的要求，其必然对涡轮增压器提出相应的要求。由于制造工艺水平的提高，使流量范围更广、效率更高、结构更复杂的涡轮增压器制造成本降低，大批量生产成为可能。而新的发明创造有使涡轮增压器产品结构简单化的倾向。就单个滤清器、增压器、中冷器及进排气管道来说，分别提高他们的效率是早期的设计师们的工作，今天再要大幅度提高其效率是不可能的，而将他们的相互接口进行优化，将他们作为一个整体、一个系统来考虑却是大有可为的。这就是“涡轮增压器系统”的意义。美国Honcywell,德国KKK公司(现在的BorgWarner公司)等在这个方面作了大量的工作，取得了很好的效果。如增压器的涡轮壳与发动机排气管做成一体，压气机的出口与中冷器进口合二为一，简化了结构、减少了气体流动损失，同时利用计算机技术研究分析气体在它们中的流动状态，尽量减少各种损失，改进设计，优化整体
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系统结构，使之右，局合理、紧凑，重量轻，总效率最高。涡轮增压器经历了基本型、增压空气控制旁通放气、可变几何或可变截面、电子控制涡轮增压器等阶段，涡轮增压器的结构相对越来越复杂，但适用范围越来越宽、效率越来越高。瑞士ABB公司的轴流式涡轮增压器VTR.. 4E总效率达75%0日本的涡轮增压器在小型化方面处于世界领先地位，如三菱公司、石川岛播磨公司均有压气机叶轮直径为小34mm的小型增压器用于摩托车或汽油机，但Borg Warner公司于200。年推出了涡轮直径为帕lmm的kP31涡轮增压器，这是当今界最小的系列化增压器产品。在结构可靠性方面，以Borg Warner公司增压器见长，他们保持了德国KKK公司传统，注重实效，如K27压气机后弯叶轮的设计与应用。80年代初期，前倾后弯压气机叶轮刚刚投放市场，其铸造工艺较复杂，制造成本较高，疲劳寿命较低。为了既保证可靠性又保证其效率、降低成本，KKK采取后弯加一叶尖圆弧而非前倾的设计，实践证明效果良好。在涡轮增压器轴承结构方面，早先是采用滚动轴承，然后发展到滑动轴承、全浮动轴承。浮动轴承的优点很明显:尺寸小、结构简单、磨损小、效率高，虽然使用要求较清洁的润滑油、对润滑油压力要求较高(需要一定的压力以形成油膜与一定的油量以冷却高速旋转产生的热量)。为了克服浮动轴承系统润滑存在向压气机端漏油、对润滑油要求高等缺点，效率更高且无需润滑油系统的空气轴承，正吸引着人们进行深人的研究，预计不久会有新的产品问世。另外，由于汽油机涡轮增压温度很高，轴承系统仅靠油冷却不能满足要求。带有水冷却套的轴承体已经推向市场。
1.3 废气涡轮增压器原理
涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了[2]。
发动机按增压方式可分为四类：①不用专门增压装置的增压，包括惯性增压、动力增压、谐波增压等；②机械增压，即利用机械传动的增压器进行增压；③发动机废气能量驱动增压器，分废气涡轮增压和气波增压两种；④复合增压，即同时采用两种形式的增压。
涡轮增压：利用发动机排出的废气能量驱动涡轮，再由涡轮带动离心式压气机的方案。其工作原理如图1.1所示：
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图1.1废气涡轮增压系统工作原理
Figure 1.1 turbo exhaust system works
发动机排出的具有800~1000K高温和一定压力的废气经排气管（图中红色管路）进入涡轮壳里的喷嘴环。由于喷嘴环通过的面积是逐渐收缩的。因而废气的压力和温度下降，速度提高，使它的动能增加。高速的废气气流按一定的方向冲击涡轮，使涡轮高速运转。废气的压力、温度和速度越高，涡轮转的就越快。过涡轮的废气最后通入大气。因为涡轮和离心式压气机叶轮固装在同一转子轴上，所以两者同速旋转。这样就将经过空气滤清器的空气吸入压气机壳，高速旋转的压气机叶轮把空气甩向叶轮外缘，使其速度和压力增加，并进入扩压器。扩压器的形状为进口小出口大，因此气流的流速下降、压力升高，再通过断面由小到大的环形压气机壳使空气的压力继续提高，这些压缩的空气经进气管进入汽缸。在涡轮增压系统中，涡轮增压器和发动机无任何机械传动连接，废气涡轮增压器是通过空气和废气的流动与内燃机耦合，自行调整，其转速与内燃机的转速没有联系，并利用了排气能量，优点较多，因而获得广泛应用。气体在整个流道内的压力、温度和速度的变化情况如图1.2所示
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p-静压力T-温度c-速度
图1.2压气机内气动参数的变化
Figure 1.2 Compressor Aerodynamic parameter changes within 废气涡轮增压器用的压气机多数采用上述离心式，它的出口压力可达140~300KPa，甚至可达500KPa[3]。
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2 废气涡轮增压器压气机结构设计
2.1 压气机的结构
离心式压气机结构由进气道、叶轮，扩压器和压气机蜗壳等部件组成。
2.1.1 进气道
进气道的作用是将外界空气导向压气机叶轮。为降低流动损失，其通道为渐缩形进气道可分为轴向进气道和径向进气道两种基本形式：轴向进气道，气流沿转子轴向不转弯进人压气机，其结构简单、流动损失小。中、小型涡轮增压器多采用这种结构；径向进气道的气流开始是沿径向进人进气道，然后转为轴向进人压气机叶轮其流动损失较大一般仅在轴承外置的大型涡轮增压器或空气滤清器等装置的空问布置受限时.才采用这种形式。
2.1.2 压气机叶轮
压气机叶轮是压气机中唯一对空气作功的部件，它将涡轮提供的机械能转变为空气的压力能和动能口压气机叶轮分为导风轮和工作叶轮两部分.中、小型涡轮增压器两者做成一体，大型涡轮增压器则是将两者装配在一起。导风轮是叶轮人口的轴向部分，叶片人口向旋转方向前倾，直径越大处前倾越多，其作用是使气流以尽量小的撞击进人叶轮。根据叶轮轮盘的结构形式，压气机叶轮可分为开式、半开式、闭式、星形等形式。开式叶轮没有轮盘，流动损失大，叶轮效率低，且叶片刚性差，易振动口闭式叶轮既有轮盘又有轮盖，流道封闭，流动损失小，叶轮效率高;但结构复杂，制造困难。半开式叶轮只有轮盘，没有轮盖，其性能介于开式和闭式之间。但其结构较简单，制造方便，且强度和刚度都较高，在祸轮增压器中应用广泛。星形叶轮是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，从而减小了叶轮应力，并保持一定的刚度，因此能承受很高的转速，多在小型涡轮增压器中应用按叶片的长短，压气机叶轮还可分为全长叶片叶轮和长短叶片叶轮。全长叶片叶轮进口流动损失小，效率高，但对于小直径叶轮，进口处气流阻塞较为严重。因此，小型涡轮增压器中多采用长短叶片叶轮。.
根据叶片沿径网的弯曲形式，压气机叶轮又可分为前弯叶片叶轮、后弯叶片叶轮和径向叶片叶轮等，前弯叶片叶轮的叶片沿径向向旋转方向弯曲。这种叶轮对空气的作功能力最大，但其作功主要是增加了空气的动能，对压力能却提高较少，这就要求空气的动能更多地要在扩压器和蜗壳中转化为压力能。因为扩扭器和蜗壳的效率比叶轮低，因此压气机效率低，涡轮增压器中不采用这种叶轮口。
径向叶片叶轮的叶片径向分布，不弯曲。这种叶轮的压气机效率比前弯叶片就高，比
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后弯叶片的低由于其强度和刚度最好，能承受较高的圆周速度，从而在此前增压比较低的涡轮增压器中得到较多应用。后弯叶片叶轮的逆旋转方向弯曲，虽然它的作功能力小，但空气压力的提高大部分是在叶轮巾完成的。这种叶轮由于压气机效率高，应用也较多前倾后弯式叶轮(也称后掠式叶轮)，其叶片沿径向后弯的同时还向旋转方向前倾，这种叶轮不仅压气机效率高，而且高效率范围宽户，近年来在布用柴油机涡轮增压器上受到了重视和应用。
2.1.3 扩压器
扩压器的作用是将压气机叶轮出口高速空气的动能转变为压力能。扩压器的效率是动能实际转化为压力能的转化量和没有任何流动损失的定墒过程动能转化为压力能的转化量之比，扩压器效率对压气机效率有重要的影响按扩压器中有无叶片，可分为无叶扩压器和叶片扩压器。
无叶扩压器是一环形通道气流在扩压器中近似沿对数螺旋线的轨迹流动.即气流流动迹线在任意直径处与切向的夹角幕本不变。由十这一特点气流的流动路线r-.流动损失大，效率低，书压器出口流通面积小.扩压能力低，在同样的扩压能力下，扩压器出口直径较大但无叶扩压器流量范匡宽，结构简单，制造方便，在经常处于变丁况运行的小型涡轮增压器上得到广泛应用。
叶片扩压器是在环形通道上加有若干导向叶片.使气流沿叶片通道流动。由于气流的流动路线短，流动损失小，故效率高。民叶片构造角沿径向增大，使气流的流通面积迅速增大，因此扩压能力大。尺寸小但当流量偏离设计工况，叶片人口气流角不等十叶片沟造角时.将产牛撞击损失，使效率急剧下降。在丁况范围变化不大的大、中刑涡轮增压器上，常采用无叶扩压器和叶片扩压器的组合形式。气流先经过无叶扩压器，再进人叶片扩压器.气流的动能主要在叶片扩压器中转变为压力能。叶片扩压器叶片的形式较多，图z6示出r 常用的三种其中，平板形叶片和圆弧形叶片两种扩压器制造简单，但性能较差，在增压比较低、系列化生产的涡轮增压器中应用较多机翼形叶片扩压器流动损失最小，压气机变丁况性能相对较好，但制造较为复杂，多在增压比要求较高的涡轮增压器中被采川，近年来有应用越来越多的趋势。
2.1.4 压气机蜗壳
压气机蜗壳的作用是收集从扩压器出来的空气.将其引导到发动机的进气管，由于扩压器出来的空气仍有较大的速度，在蜗壳中还将进一步把动能转化为压力能，因此，压气机
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蜗壳也有一定的扩压作用。蜗壳效率是动能转化为压力能的实际转化量和定嫡转化量之比。
2.2 压气机的主要工作参数
2.2.1 设计的原始数据
设计选择4100型柴油机
D=100（mm ），S=118（mm ）， h V =3.856（L ）；
发动机过量空气系数α=1.7；
容积系数v η=0.98；
扫气系数s η=1.02；
扫气过量空气系数s ?=v ηs η=1；
压气机的主要工作参数是增压比、效率、流量和转速。通常以增压比为纵坐标，流量为横坐标，转速为参变数，并以等效率线绘制压气机的特性曲线，从而可方便地看出各种工况下，压气机各主要工作参数的相互关系。
1）增压比：增压比是压气机出口压力和进口压力之比。增压比是压气机最主要的工作指标，也是对压气机提出的基本要求。压气机的增压比主要是在工作轮和扩压器中获得的。离心式压气机工作压力的提高，主要靠离心力作用产生。离心力与工作轮外径处的圆周速度的平方成正比，而且在理想情况下，工作轮能加给空气的最大功也与工作轮外径处的圆周速度的平方成正比。因此，选用高强度的材料制造工作轮，可以提高圆周速度，进而提高压气机的工作压力。
2）效率：效率是压气机的经济性指标，说明压气机设计制造的完善程度。其中最重要的有多变效率和等熵效率。多变效率是指压气机的多变压缩功和压气机总功之比。等熵效率是等熵压缩功和压气机消耗的总功之比。在涡轮增压器中，压气机的等熵效率一般为0.70～0.85，个别的更高。由于多变压缩功大于等熵压缩功，故多变效率大于等熵效率。一般等熵效率等于多变效率的0.97～0.99。
3）流量：单位时间内流过压气机的气体重量或容积称为压气机的流量。每一台压气机有一定的流量范围，可以用给定增压比下，其最大流量和最小流量之比来表示。压气机的流量范围决定了它适用的柴油机功率范围。流量范围愈宽，则其适用的柴油机功率范围愈大。
4）转速：压气机工作轮每分钟的转数称为压气机的转速。因为压气机工作轮和涡轮工作轮装在同一根转轴上，所以压气机的转速就是涡轮的转速，也是涡轮增压器的转速。 初步设计的主要参数如下：空气流量 G C =0.35kg/s ；增压比 n c =2.9；
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环境压力 p 0=1.033Mpa ；环境温度 T 0=293K ；压头系数 C H =0.72
2.3 离心式压气机的结构设计
离心式压气机的主要几何尺寸，包括进气轮毂直径，轮缘直径，叶轮直径，进出口速度，进气口流动角的一些参数。
2.3.1 进气道
进气道是把气体引入压气机。它是压气机流程的第一部分，对压气机的工作有直接的影响。叶轮进口有轴向进气，正预旋和负预旋3种情况，本设计采用轴向进气道。气体沿着和转轴平行的方向进入压气机。轴向进气具有进气均匀、流动阻力损失小和结构简单等优点，因此应尽可能采用此种型式。但通常当轴承布置为内支承结构或内外支承结构(压气机叶轮为悬臂支承)时，才能采用轴向进气道。因此，在小型涡轮增压器上得到广泛的应用。
一般对进气道的要求是:
（1）进气均匀，使气流均匀地充满工作轮的每个叶片通道。
（2）流动阻力损失小。进气道的流动损失对压气机的效率有显著的影响，因为这流动损失导致工作轮进口的气流温度增加，所以压缩功也就按比例增加，从而降低了压气机的效率。
（3）结构应尽可能简单和紧凑。
（4）要便于消音和清除杂质。
图2-1 轴向进气道的结构
Figure 2-1 the structure of the axial inlet 根据设计参数进行热力计算：
等熵压缩功 ??
? ??-=∏-11-k k k 1k
c 0cs RT L =8328.47kg.m k —为空气绝热指数，k =1.39；
R —为空气气体常数，R =22.4 ；
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T 0—环境温度 T 0=293K ；
2.3.2 导风轮的初步设计
气体从进气道流出后，进入旋转的导风轮。它是压气机工作轮进口的叶片扭转部分。由于导风轮的叶片造型比较复杂，为了加工制造方便，在多数情况下，导风轮和叶轮是分开制造的。但在一些小型涡轮增压器上，常把导风轮和叶轮做成一体，把叶轮进口部分的叶片做成扭曲的形状。本次设计也采用将导风轮和叶轮做成一体的结构。
导风轮的叶片型线主要有圆弧、椭圆和抛物线等三种型线。近来较多采用抛物线型线，因为用抛物线构成的型面有下列优点：能使气流以较低的流动损失平顺地从周向转到轴向；导风轮叶片具有良好的强度特性；叶型加工方法比较简单。抛物线型的叶片有平面抛物线叶片和圆柱抛物线叶片两种。前者是用平面上的抛物线去构成叶片型面，后者是用圆柱面上的抛物线去构成叶片型面。这两种抛物线型的导风轮具有差别不大的气体动力性能。本设计对导风轮的叶片型线采用平面抛物线。
图2-2导风轮的叶型
Figure 2-2 Wind round guide blade
导风轮的结构设计计算
1. 工作轮外径处圆周速度
2/cs C
u gL H = u 2=336.68 m/s
2．导风轮进口前轴向气体速度
取120.25a C u =，10u C = C la =84.17m/s
3.导风轮进口前气体温度
21102010a C T T =- T 1=289.5K
4．进气道的多变指数
1n =1.37～1.39
n 1=1.38
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5．导风轮进口前气体压力
1
11
1100n
n T p p T -??= ??? M P a 989
.0957.0033.11=?=p
6. 导风轮进口前气体比重
41
11
10p RT γ=? 53.11=γ 3
/kg m
7. 导风轮进口前截面积
111c
a G
F C γ= 2
118.27cm F =
8．导风轮叶片数与工作轮相同
片14=Z H
9. 导风轮堵塞系数选取
9.01=τ
10. 导风轮进口后气流轴向速度
111a
a C
C τ'= m /s
52.93'
1=a C
11. 轮径比 选取（0.2～0.35）
31.0/210=D D
12. 轮径比 选取（0.5～0.7）
7.0/21=D D H
13. 轮径比 22
101
2212/2H m D D D D D D ????
+ ? ?
?
???=
541.0/21=D D m
14. 工作轮外径 1
222
10
1224
H F D D D D D π=??
????-??
? ?????????
mm
D 68.872=
15. 压气机转速 2
260c u n D π= r/min
73373=c n
16. 轮毂直径 101022D D D D ??
= ??? mm
D 18.2710=
17.导风轮进口外径 1
122H
H D D D D ??
= ??? mm
D H 38.611=
袭楚涵：废气涡轮增压器结构设计
18. 导风轮进口平均直径 1122m m D D D D ??= ??? mm D m 43.471= 19. 导风轮进口外径周速
1122H H D u u D = m /s 7.2351=H u 20. 导风轮进口平均直径处周速
1122m m D u u D = m /s 14.1821=m u 21．轮毂处周速 10102
2D u u D = m /s 37.10410=u 22. 导风轮进口外径处相对速度 22111H a H C u ω''=+
m/s
58.253'1=H ω 23．马赫数 111H H M kgRT ωω''= 85.01=H M ω
24. 导风轮进口气流角
111a H H C a r c t g u β'= ?=221H β 25. 导风轮进口气流角
111a m m C a r c t g u β'= ?=27m 1β 26. 导风轮进口气流角 11010a C arctg u β'
= ?=4210β
2.3.3 叶轮（工作轮）的初步设计
压气机的工作轮由导风轮和叶轮组成。工作轮是压气机的主要工作元件。涡轮机输给压气机的机械能，就是通过工作轮传递给空气的，因此工作轮出口的气体压力和温度显著增加，同时气流速度也显著提高。按照构造型式不同，把工作轮分为三类:闭式，半开式和开式。
辽宁工程技术大学毕业设计(论文)
图2-3星形工作轮
Figure 2-3 working round star
目前，如图2-3在小型涡轮增压器中，还常采用一种星形的工作轮。它是介于半开式和开式叶轮之间的一种型式。为了减少叶轮的重量，在叶轮的轮盘外缘对称地去掉一部分，从而减小了叶轮的应力。因此它能承受很高的转速，可在小型涡轮增压器中应用以获得较高的增压压力。
压气机工作轮按叶片型式分也有三种:后弯叶片的叶轮，径向叶片叶轮和前弯叶片的叶轮。
本设计采用具有径向叶片的星形工作轮。这种工作轮的主要优点是强度和刚性好，允许较高的圆周速度。叶轮传递给空气的能量较大，能获得较高的增压压力，同时制造也较简便。但它的效率稍低，这主要因为：叶片一面敞开，增加了与机壳间空气的摩擦阻力损失；叶片通道内气流速度场较不均匀，增加了流动阻力，叶轮出口的气流绝对速度较高，使扩压器中的流动损失增加。
离心式压气机的结构为轴向进气，径向排气。无单独导风轮，工作轮采用半开式，径向叶片。压气机工作轮套在铬铝钢制造的转子轴上，用螺帽固紧。工作轮采用实心铝材ZL401切削，无叶扩压器，蜗壳流通断面为圆形。
工作轮的结构设计计算
1. 工作轮叶片数
片142/75.0102=+=Z D c
2. 功率系数 2
12121131c m Z D D μπ=
+
???- ??? 0.83=μ
袭楚涵：废气涡轮增压器结构设计
3. 工作轮出口气流轴向分速 22u C u μ=
m/s 24.2782=u
C
4. 工作轮出口阻塞系数 选取 96
.02=τ
5. 工作轮出口气体比重 给定初值
3
2/80.1m kg =γ
6. 工作轮出口气流径向分速 21r a C C ≈
m/s 17.842=r C
7. 工作轮出口叶片宽度 22222c
r G
b D C πγτ= mm
b 7.82=
8. 工作轮出口气流速度 2
2
222r u C C C =+
s
m C /21.2972=
9. 气流角 222r
u
c a arctg c = ?
=7.162a
10. 工作轮摩擦系数 选取（0.025～0.07）
5.00=α
11. 工作轮出口气流温度
2
22
21221005u a T T μμ??=++- ???
K
T 6.3472=
12. 工作轮多变效率 选取（0.85～0.93） 9.0=h m p η
13. 指数 2
211tmp
n k n k η=--
2
.3122
=-n n
14．工作轮出口气体压力 2
21
2211n
n
T p p T -??=? ??? m p a
p 78.12=
15. 验算工作轮出口气体比重
辽宁工程技术大学毕业设计(论文)
422210p RT γ=?
3
2/28.2m kg =γ 2.3.4 扩压器的初步设计
在叶轮出口应有一个装置能够把叶轮出口的气体速度有效地降低下来，使气体动能转化势能，这就需要在叶轮出口安装扩压器实现。扩压器有两种形式：一种是有叶扩压器，一种是无叶扩压器。在结构上无叶扩压器所具有的一个突出特点是没有喉部面积存在，因此在扩压器内不可能出现堵塞流动现象，因此本次设计采用无叶扩压器。
扩压器的结构设计计算
1. 马赫数
2
22c C M kgRT =
91
.02=c M 2. 轮径比32D D 选取（无叶扩压器）15
.123=
D D
3. 无叶扩压器出口直径
3322D D D D ??
=? ??? mm
D 8.1003=
4. 无叶扩压器出口气流速度 2
323D
C C
D =?
s
m C /44.2583=
5. 无叶扩压器出口气流温度 22
23
322010C C T T -=+ K
T 6.3573=
6. 无叶扩压器长度
()322l D D =- mm l 6.6=
7. 无叶扩压器多变效率 选取(0.6～0.8) 7
.0=Dpl η
8. 指数331n n - 3
311
Dpl
n k n k η=--
5
.
2133=-n n
9. 无叶扩压器出口气流压力
3
31
3322n
n
T p p T -??=? ??? mpa
p 91.13=
10. 无叶扩压器出口气体比重
43
33
10p RT γ=? 38
.23=γ
11. 无叶扩压器出口宽度 选取
袭楚涵：废气涡轮增压器结构设计
()3202b b mm =+ mm b 7.103= 12. 无叶扩压器出口气流径向分速
3333c r G C D b πγ=
s m C r /42.433=
13.
无叶扩压器出口气流周向分速 22333u r
C C C =- s m C u /8.2543=
14. 无叶扩压器出口气流角度 333r u C a arctg
C =
?=6.93a
2.3.5 其他参数设计计算 压气机的其他参数设计
1. 蜗壳出口气流速度 选取s m /40C C =
2. 蜗壳出口气体温度22332010C C C C T T -=+ K T C 390=
3. 指数441n n - )87.0(114444=-=-p p k k n n ηη
4.314
4=-n n 4. 蜗壳出口气体压力 44133n n C C T P P T -??= ??? m p a P C 79.2= 5. 蜗壳出口气体比重 410C C C P RT γ=? 3/67.2m kg c =γ 6. 蜗壳出口面积 C C C C G F C γ=
277.32cm F C = 7. 压气机出口滞止气流温度 2*
2010C C C C T T =+
K T C 8.390=* 8. 压气机出口滞止气流压力 *1*k k C C C C T P P T -??= ???
m p a P C 79.2=*
2.3.6 对初步设计进行校核
通过对离心式压气机的初步优化设计后，还需要对本设计进行一下校核，看看设计的是否符合设计的要求，满足设计出给的参数。
1. 校核增压比 0C C P P ∏= 7.2=∏C 2．校核等熵压缩功
废气涡轮增压与发动机匹配的理论计算研究 王应红,郑国璋 (太原理工大学,山西太原030024) 摘要:根据废气涡轮增压的工作原理、结构特性,对增压器和发动机的空气流量和其他方面的匹配进行了计算和理论分析,提出了发动机选配增压器的基本过程和注意事项,以及重新为指定发动机设计增压器的基本步骤。关键词:废气涡轮增压;发动机;匹配 中图分类号:TK 411.8 文献标识码:A 文章编号:1000-6494(2004)01-0001-03 Study on Theoretical C alculation of Matching of Turbocharger and E ngine W ANG Y ing -hong ,ZHE NG G uo -zhang (T aiyuan University of T echnology ,T aiyuan 030024,China ) Abstract :Based on operating principle of turbocharger ,structural features ,air flow characteristic and other aspects of turbocharger and engine are calculated and analyzed theoretically.The current process was raised for the matching of turbocharger and engine.Accordingly the basic procedure was redesigned for the designated engine.K ey w ords :turbocharger ;engine ;matching 作者简介:王应红(1974-),男,山西吕梁人,硕士,主要研究方向:汽油机增压技术。 收稿日期:2003-09-12 0 前言 采用增压技术是提高车用发动机动力性能、顺态性能以及排放性能的有效方式。常规的车用发动机增压方法有机械增压、废气涡轮增压和气波增压。涡轮增压时,发动机与增压器之间仅存在气动关系,不象机械增压时二者有固定的速比,且发动机是一种往复式机械,而涡轮增压器则是叶片机械,二者的特性存在本质的差异,故匹配比较复杂。总的来说,发动机与增压器的匹配有三个方面,即发动机与压气机的匹配、发动机与涡轮的匹配和压气机与涡轮的匹配。这里我们只对前两项进行研究,对涡轮增压器的性能提出要求,具体增压器的设计以及压气机与涡轮的匹配由增压器公司来定。 下面通过一台具体机型来说明发动机与增压器选配方法和步骤。 1 增压参数的选定 为了保证发动机与增压器的良好匹配,达到预定的增压发动机各项性能指标,首先要确定增压参数,它是设计或选择增压器的依据。1.1 增压后发动机所需空气流量G c (即压气机流量) G c = N e g e αηs 3600 L 0 式中,G c 为发动机所需的空气流量,kg/s ;N e 为 发动机功率,kW ;α为过量空气系数;ηs 为扫气系数;g e 为发动机的燃油消耗率,g/(kW ?h )。为了满足最大功率和最大扭矩的要求,应在发动机的外特性工况下计算。1.2 压气机的压比 πc =(ρc ρ0 )1-1 0.286 ηn ;实际测量中常用πc =p c +p 0p 0-p cl 式中,ρc 为压气机出口的空气密度;ρ0为发动机所需的中冷后增压空气的密度;ηn 为压气机多变效率;p 0为环境压力;p c 为压气机出口压力;p cl 为压气机进口压力。1.3 压气机效率 ηc =(273+t cl )(π0.286 c -1)t c -t cl t cl 为压气机进口温度,℃;t c 为压气机出口温 度,℃。 2 发动机与压气机的匹配 a.压气机不但要达到预定的压比,而且要具有 较高的效率。压气机效率越高,在同一增压压力时空气温度越低,所得到的增压空气密度就越高,增压效果也就越好。 b.经过实验测得压气机特性曲线和发动机在各 第1期2004年2月内燃机 Internal C ombustion Engines N o.1Feb.2004
浅析船舶涡轮增压器喘振机理及其预防措施 发表时间：2019-07-23T12:14:57.237Z 来源：《知识-力量》2019年9月34期作者：顾卫标 [导读] 涡轮增压器是船舶增压系统的核心部件，它的可靠性是保证船舶动力装置正常安全运行的主要环节，增压器最容易出现的故障即为喘振。本文首先介绍了增压系统的工作原理，然后阐述了增压器喘振的机理。最后，分析了喘振发生的原因并提出相应的预防措施。（江苏省海洋渔业指挥部，江苏南通 226006） 摘要：涡轮增压器是船舶增压系统的核心部件，它的可靠性是保证船舶动力装置正常安全运行的主要环节，增压器最容易出现的故障即为喘振。本文首先介绍了增压系统的工作原理，然后阐述了增压器喘振的机理。最后，分析了喘振发生的原因并提出相应的预防措施。 关键词：涡轮增压器；增压；喘振；预防措施 作为当今热效率最高的动力机械，柴油机以其良好的经济性广泛应用于远洋船舶和内河船舶。为了增加功率，改善热效率，提高经济性，柴油机增压程度不断提高。增压技术使柴油机的动力性、经济性上了一个台阶，增压也成为提高柴油机功率的主要途径。船用柴油机增压器一般应用废气涡轮增压的方法，利用柴油机排出的废气能量驱动涡轮高，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压入柴油机的气缸，增加了柴油机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，不仅柴油机工作过程得到改善，燃油消耗下降，经济性提高，排放也得到改善。因此，其工况的好坏直接影响柴油机的工作。 涡轮增压器工作时，当压气机的排出压力和流量减少时，其工作点落在压气机的喘振区时，压气机排出的压力忽高忽低，空气流量忽正忽负，引起机器强烈振动，并发出沉重的喘息声和吼叫声。如果增压器轴承处于良好保养的状态，这种偶尔发生的喘振是没有危害的。但是应该避免进一步喘振的发生，因为那将损坏转子，引起增压器转轴振动和整个增压器的机械颠簸，对增压器的安全运行危害极大。发生喘振的主要因素： 1.增压系统流道阻塞 增压器系统流道阻塞是引起增压器喘振的最常见的原因，增压系统的气体流动线路为：“空气滤器---压气机---中冷器---进气管---气缸---排气管---废气涡轮---废气锅炉---烟囱---大气”特别是外来杂质，如油气、粉尘等赃物进入进气管道排气管道积碳，进气管道变形等，使流道阻力增大，压气机流量减小，背压升高，特性线左移（如右图）引起喘振。此外，柴油机长期燃烧不良，涡轮喷嘴、涡轮叶片、轮盘及气封间隙两旁壁面等地方聚集大量未燃尽的碳粒的油垢，增压器停车后，油垢会冷却凝固，加大增压器运转时的机械阻力，使涡轮性能下 降，最后使增压压力下降而导致喘振。 在日常管理中，应周期性清除汽缸进气口和排气口的积碳，并经常对空气滤清器、压气机进气流道、空气冷却器、涡轮喷嘴环和叶轮等进行清洗。当增压器流道阻塞严重时，须将增压器拆开进行清洗。而在运行时对压气机和涡轮机进行清洗，既可以减少增压器的拆装次数，有可避免此类原因引起的喘振。 2.增压器和柴油机的运行失配 柴油机与增压器匹配良好是指：柴油机达到预定的增压指标，增压器在柴油机全部工作范围内能稳定低运行，既不喘振也不超速，并尽可能在高效区工作。对于设计时选配良好的柴油机和增压器，在正常情况下是不会发生喘振的。但是，由于柴油机本身的某些故障或者由于装载、顶风、污底、大风浪航行或者轮机员操作不当，都可能导致柴油机和增压器匹配不良，引起喘振。柴油机喷油系统出现故障，会使柴油机燃烧不良，引起严重的后然；柴油机的活塞环断裂或者粘着，气阀烧损气阀间隙过小，都可能导致汽缸漏气，热负荷增大，排烟温度升高。若柴油机供油量不变，因而有功功率减小，柴油机转速下降。而排烟温度升高引起废气能量增加增压器转速增高，供气量增多，从而破坏了柴油机与增压器的正常匹配关系，导致压气机处于高背压小流量状态，容易发生喘振，但此种情况下，排除了柴油机的故障，也就消除了喘振。 船舶满载、顶风航行时，主机处于高负荷、低转速状态。柴油机燃油系统供油量增加，后燃引起废气能量增加，增压器转速升高，而汽缸耗气量却因为柴油机转速降低而减少，这同样容易引起增压器与柴油机匹配不佳而出现喘振。此情况下，减小柴油机油门就可消除喘振。 3.柴油机负荷骤变 如船舶遇到大风浪，螺旋桨出水，柴油机负荷骤然减少，转速升高，各缸供油大量减少，使供给增压器的废气量减少，增压器转速下降，从而是压气机空气流量减少，达到一定程度时会发生喘振，为防止这种情况，应避免飞车现象的发生。 4.环境温度的变化 当航行在不同温度的海域或季节，增压器与柴油机的配合运行点不同；气温升高，空气密度降低使进入压气机的空气流量减小，尽管排烟温度升高，排气管冷却能力下降，涡轮获得的能量反而减少，这样增压器转速降低将进一步导致空气流量减小，从而发生增压器喘振。持续的喘振可以通过调节扫气总管顶部的阀来临时处理。 结语 增压器出现故障，不要匆忙地更换增压器，应该寻找和判断故障原因和部位，并尽可能地加以排除。这样可以避免换上增压器后同样
论文封面成绩：青岛科技大学2015-2016学年第1学期 《过程装备与控制专业概论》 班级：装控153 学号：1505020312 姓名：张明海 开课学院：机电工程学院任课教师：栾德玉、翟红岩
过程装备与控制工程概论论文 涡轮增压发动机的构造、原理及改进 摘要 涡轮增压简称Turbo，我们经常可以在汽车尾部看到Turbo或者T的标志，这些标志表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。本文介绍了涡轮增压器的构造和原理，对它的保养及使用进行了阐述，同时，通过分析常见故障，对改进措施以及发展方向有了一定的看法。 关键词：涡轮增压废气常见故障改进措施 【引言】 涡轮增压器，一个近十年出现的词语。人们只知道汽车排量后面带T的车辆就是带有涡轮增压器的发动机，汽车的加速就会快，性能也好。 涡轮增压器会产生更大的扭矩以满足驾驶乐趣。为了满足发动机不同转速下的需求，1989年出现了可变增压的涡轮增压器（VNT）。在发动机低速时，涡轮增压器减小喉口，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器喉口增大，保证增压不会超出需求。喉口可用真空管控制。优点是提高了发动机低速时的加速性能。目前，涡轮增压器已经占到了50%，在亚洲、美国也都在增长。现代涡轮增压器也改变了人们对柴油机的看法，涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。 一．涡轮增压器的作用和构造以及工作原理 （一）作用 涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。他们的作用分别如下： 1.废气涡轮增压器是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在
中文题目：废气涡轮增压器结构设计 外文题目：Exhaust turbocharger structure design 毕业设计（论文）共67 页（其中：外文文献及译文36页）图纸共3张
摘要 涡轮增压器能在发动机排量不变的情况下，提高其动力性能，降低尾气排放，最初主要用于柴油发动机。最近，汽油发动机也越来越多地安装了涡轮增压器。Turbo，即涡轮增压，简称T，最早时候由瑞典的萨博（SAAB）汽车公司应用于汽车领域。现在很多人都知道了，涡轮增压简称TURBO，如果在轿车尾部看到TURBO或者T，即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。这些汽车的发动机工作，是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功，从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下，若想提高发动机的输出功率，最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而，向气缸内多提供燃料容易做到，但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧，靠传统的发动机进气系统是很难完成的。 关键字：涡轮增压；气缸内燃烧；燃料
Abstract Turbochargers can improve e ngines?power performance and reduce exhaust emissions without changing their capacity.They were mainly used in diesel enginesfirstly .Turbo, namely the turbocharging, is called T, most early time (SAAB) the Car company applies by Sweden's Sabo in the automobile domain. Many people have known now, the turbocharging is called TURBO, if saw in the passenger vehicle rear part TURBO or T, namely indicated this vehicle uses the engine is the turbocharging engine. These automobile's engine work, is makes the merit depending on the fuel in the engine cylinder internal combustion, thus foreign output. In engine capacity certain situation, if wants to raise engine's output, the most effective method provides the fuel burning much. However, provides the fuel to the air cylinder in easily to do, but must provide the enough quantity the air to support the fuel to burn completely, is very difficult to complete depending on the traditional engine air intake system. Key words: Turbo; Air cylinder internal combustion; Fuel
废气涡轮增压器的效率计算 增压器的效率是衡量增压器运转的重要参数之一，下面的公式为MAN B&W公司给出的增压器效率计算公式。比热值cp和绝热指数k与温度变化无关。废气的绝热指数kG和比热值cpG 受废气组成影响。
T1 = 压气机进口温度，K T3 = 废气涡轮进口温度，K m L = 空气质量流量，kg/s m G = 废气质量流量（空气和燃油），kg/s c pL = 空气比热，J/kg.K c pG = 废气比热，J/kg.K p1 = 空气进口压力，bar p2 = 增压压力，bar p3 = 透平进口压力，bar p4 = 透平出口压力，bar ?L = 空气绝热指数 ?G = 废气绝热指数 TC = 废气涡轮效率 p2/p1 = 压气机压比 p3/p4 = 废气涡轮压比 效率的定义 多家主机制造商采用MAN B&W柴油机废气涡轮增压器。通常来讲，有两种效率计算方法是比较常用的。 1、废气涡轮定义：总效率是增压器的一个最常用的热力学性能参数。该方程中涉及到压气机前后的Total pressure，透平前total pressure和total温度。由于废气涡轮dynamic pressure
的进一步用途未知，计算中不必考虑涡轮机排气壳的流速；结果是计算中使用static废气涡轮出口压力而不是total pressure。 2、主机定义：定义了主机的涡轮增压效率。与废气涡轮定义相比，p2等于气缸前空气管的压力与空冷器压力降之和，p3为气缸后废气管内压力。 应注意的是：在计算主机定义的增压器效率时，考虑到增压系统的很多损失，所以在相同的增压器热力状态下，其效率低于废气涡轮定义的增压器效率。在比较增压器效率时，应指明计算效率的定义方式。如果定义中的某个压力值或温度值未知，则不能得出增压器的效率。下表列出了两种效率定义方法计算中的主要不同点。 废气涡轮增压器常见故障的分析 废气涡轮增压器常见故障的分析 在近代柴油机的增压系统中，废气涡轮增压器是应用最广泛的一种，特别是船舶柴油机，绝大多数都采用这种增压器。 废气涡轮增压器是一种利用柴油机废气能量带动涡轮增压器，使进入气缸的空气压力增大来提高功率的机器。装有废气涡轮增压器的柴油机可以提高它的经济性，降低单位马力的重量和节约材料。 废气涡轮增压器是由许多精密零件组成的，．由于工作温度高、温差大、转速高，在运行过程中很容易发生故障，轻者使运转恶化，重者造成零件的损坏，甚至会导致整台增压器的报废。因此，在管理使用中，对于增压器的大、小故障或征兆都应认真地对待，并且要经常检查，发现问题要及时妥善地处理。 现将废气涡轮增压器的常见故障分析如下： 一、增压压力不足 柴油机在额定工况下运转时，若发现增压压力下降超过了标定进气压力的l0％以上，应立即进行必要的检查和处理。 增压压力的下降，会使气缸充气量减少，从而导致燃油燃烧恶化。大大影响柴油机功率的发挥。 若在增压压力下降的同时，增压器转速亦下降，其原因在于废气涡轮方面或机械方面；若增压压力下降的同时，增压器转速无显著变化，那么，原因应在压气机方面。具体分析如下： 1．增压器的空气滤器阻塞，使吸气损失增大，造成增压压力不足。
第一章 绪论 一、 船舶动力装置的含义及组成 船舶动力装置是保证船舶正常航行、作业、停泊及船上人员正常工作和生活所必需的机械设备的综合体。 船舶动力装置的任务是产生各种能量，并实现能量的转化和分配，以利于船舶正常航行和作业。有船舶“心脏”之称。 船舶动力装置也称“轮机”，主要由推进装置、辅助装置、船舶管路系统、船舶甲板机械、机舱的机械设备遥控及自动化组成。 1. 推进装置 推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证一定航速前进的一整套设备。包括： 1) 主机：指推动船舶航行的动力机。 2) 传动设备：包括离合器、减速齿轮箱、联轴器、电力推进专用设备。 3) 船舶轴系：包括传动轴、轴承、密封件。 4) 推进器：能量转化设备。 2. 辅助装置 辅助装置：除供给推进船舶的能量之外，用以产生船舶上需要的其他各种能量的设备。包括： 1) 船舶电站：作用---供给辅助机械及全船所需要的电能。 组成---发电机组、配电板、其他电气设备。 发电机组主要由柴油发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组、余热发电机组。 2) 辅助锅炉装置：作用---民用船舶用它产生低压蒸汽，以满足加热、取暖及其他生活需要。 组成---辅助锅炉及为其服务的燃油、给水、鼓风、送气设备及管路、阀 件等。 3) 船舶管路系统：作用---用来连接各种机械设备，并传递有关工质。 组成---动力管路、船舶系统。 4) 船舶甲板机械：作用---保证船舶航向、停泊及装卸货物所需要的机械设备。 组成---锚泊机械设备（锚机，绞盘）、操舵机械设备（舵机及操纵机械、 执行机构）、起重机械设备（起货机，吊艇机及吊杆）。 5) 机舱的机械设备遥控及自动化：组成---对主、辅机和有关机械设备等的远距离控制、调 节、检测和报警系统。 二、船舶动力装置的类型及特点 类型：柴油机动力装置、汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置、联合动力装置、核动力装置 三、船舶动力装置的基本特性指标 动力装置的基本特性指标是指技术指标、经济指标和性能指标。 1. 技术指标：标志动力装置的技术性能和结构特征的参数。包括：功率指标、质量指标、 尺寸指标。 2. 经济指标：包括：主机燃料消耗率e g 、动力装置燃料消耗率εg 、推进装置的有效热效 率e η、每海里航程的燃料消耗量n g （船舶航行1n mile ，装置所消耗的燃料量）。 3. 性能指标：包括：可靠性、机动性、使用寿命、振动噪音以及机舱自动化等。 第二章 船舶轴系 一、推进装置型式及其特点
解读汽车增压系统（下）涡轮与机械增压 分享 责任编辑：任飞发布时间：2011/3/22 8:00:00 |来源：类型：原创 41次评分 涡轮增压和机械增压，是发动机增压的两大方式。不同的结构类型，让两种发动机有着不同的性格。两者的工作原理有着怎样的异同？在下面的文章里会给予详细的解析。 相关阅读：解读汽车增压系统（上）概述及种类 涡轮增压篇 上篇文章讲过，涡轮增压以废气为动力带动两个涡轮为发动机提供更多的空气，或者我不说你也知道。但是涡轮增压这种形式又有什么样的特点亮点优点缺点呢？往下看。 充分压榨发动机动力 提到发动机提升动力，首先想到的就是涡轮增压。没错，这是最常见的形式。加一个涡轮，民用车上的涡轮可以将进气压力提升至0.5-1bar，将动力大幅度甚至成倍的提升，这个诱惑力很大。而赛车上的涡轮增压值则更高，可以几倍提升原始排量发动机的动力。
一定程度的节油功效 而涡轮增压最大亮点即是将尾气动力充分利用，在做功行程之后，发动机排出的尾气仍有一定动能和热量，直接排出未免有些浪费，涡轮增压器正好可以吸收这部分能量，以弥补进气时的“泵气损失”。而且尾气在经过涡轮之后，温度会有一定幅度下降，这不单纯是将内能传递给涡轮，很大程度是将内能向动能转化的过程。这就进一步利用了燃油产生的能量，优化了能耗。 性格有点分裂 涡轮增压发动机上，涡轮不是始终运转的，在低速时，涡轮不介入，相当于相同排量的自然吸气发动机（甚至更低一些，因为压缩比降低了）。而在1500-2000转速时介入，强大扭矩随即输出，所以在2000-3000转时就会得到最大扭矩，相当于排量增加，此时发动机就会很“有劲儿”，不用深踩油门，超车和加速依然也可以很容易，而且因为此时转速并不高，活塞往复次数也不多，摩擦降低，油耗自然表现优异。而涡轮增压的节油效果不仅于此，在涡轮不介入时的低转速下，发动机处于相对较低的功率，这在怠速运转，低速起步和中速巡航时，相当于一台小排量发动机，油耗自然可以控制了。
作为目前亚洲首家生产船舶废气清洗系统设备的企业，威海普益船舶环保科技有限公司继2015年11月份取得中国船级社CCS原理认可证书之后，5月13日又获得法国BV船级社、英国劳氏船级社(LR)的认可证书。这标志着这家中国企业的船舶废气清洗系统技术突破国际技术封锁，产品跻身世界一流。 这家中国企业采用的是“镁基-海水法”船舶废气清洗系统，由普益公司协同大连海事大学共同研发，先后在两艘集装箱船上进行多次船上试验，最终取得在船舶最大燃油硫含量3.5%m/m(摩尔/摩尔)情况下，经废气清洗系统后达到《国际海事公约》规定的硫含量最严 社(LR)原理认可证书的可靠依据。 与国外“钠碱法”比较，同功率的“镁法”设备占地面积减 过测算，镁法脱硫设备投资回收期约1年左右，国外的“钠碱法”投资回收期在1.9年左右。 这一自主创新、拥有自主知识产权的专利技术，充分满足了《国际海事公约》船舶废气脱硫排放最严格标准。国际海事部门调查数据表明，全球65%-70%的悬浮颗粒物(PM2.5)和硫氧化物来自于船舶。为此，国际海事公约纳入“防止船舶造成大气污染规则”，对船
2025年，0.5%的硫氧化物排放上限新规将在全球范围内生效。至2030年，将最终提高到0.1%。 2015年11月26日，中国交通运输部出台《珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶排放控制区实施方案》，在亚洲率先设立船舶排放控制区。目前，中国大多数船舶经过排放控制区时都采用“换油法”来满足公约的要求。但综合评价，采用船舶废气脱硫装置来满足公约的要求更切实际。 面对国际环保海事新规和中国环保政策的密集出台，业内预计未来几年全球至少30%-40%的船舶将安装废气洗涤器。到2020年或2025年，0.5%的限硫量上限新规在全球范围内生效，国内外市场将进入爆发期。未来10年，全球市场需求在1万亿人民币左右。
论文封面成绩： 科技大学2015-2016学年第1学期 《过程装备与控制专业概论》 班级：装控153 学号：1505020312 ：明海 开课学院：机电工程学院任课教师：栾德玉、翟红岩
涡轮增压发动机的构造、原理及改进 摘要 涡轮增压简称Turbo，我们经常可以在汽车尾部看到Turbo或者T的标志，这些标志表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。本文介绍了涡轮增压器的构造和原理，对它的保养及使用进行了阐述，同时，通过分析常见故障，对改进措施以及发展方向有了一定的看法。 关键词：涡轮增压废气常见故障改进措施 【引言】 涡轮增压器，一个近十年出现的词语。人们只知道汽车排量后面带T的车辆就是带有涡轮增压器的发动机，汽车的加速就会快，性能也好。 涡轮增压器会产生更大的扭矩以满足驾驶乐趣。为了满足发动机不同转速下的需求，1989年出现了可变增压的涡轮增压器（VNT）。在发动机低速时，涡轮增压器减小喉口，提高增压；在发动机全速运转时，涡轮增压器喉口增大，保证增压不会超出需求。喉口可用真空管控制。优点是提高了发动机低速时的加速性能。目前，涡轮增压器已经占到了50%，在亚洲、美国也都在增长。现代涡轮增压器也改变了人们对柴油机的看法，涡轮增压器已经成为提高动力性能的主流方向。 一．涡轮增压器的作用和构造以及工作原理 （一）作用
涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气涡轮增压器和组合式涡轮增压器。他们的作用分别如下： 1.废气涡轮增压器是利用发动机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功，废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机工作叶轮，在
涡轮增压技术103 这篇文章涉及较多的涡轮技术，包括描述压缩机的部分特性曲线图、计算发动机的增压比和空气质量流量，怎样在特性曲线图上绘制点来帮助你选择合适的涡轮增压器。把你的计算器放在手边吧。 一压缩机部分特性曲线图 [1]压缩机特性曲线图是详细描述压缩机压缩效率、空气质量流量范围、增 压性能和涡轮转速等性能特性的一种图表。下面展示的是一幅典型的压 气机特性曲线图： [2]增压比 增压比（）被定义为出口处绝对压力除以进口处绝对压力 注：=增压比、P2c=压气机出口绝对压力、P1c=压气机入口绝对压力
[3]在压气机入口和出口处使用绝对压力为计量单位非常有必要，一定要记 住绝对压力的基础是14.7磅/平方英寸（在这个单位下“a”代表绝对压力）这被称为标准大气压力和标准情况。 [4]表压即计示压力（在计量单位为磅/平方英寸下“g”代表表压力）测量 的是超过大气压力的大小，所以表压力在大气压力下应该显示为“0”。 增压表测量的岐管压力是相对于大气压力的，这就是表压力。这对于决定压缩机出口处的压力是非常重要的。比如说增压表上读出的12磅/平方英寸意味着进气歧管的压力高于标准大气压力12磅/平方英寸。 即：歧管压力26.7磅/平方英寸=12磅/平方英寸（表压力）+14.7磅/平方英寸（标准大气压力） [5]这个条件下的增压比就能计算了： （26.7磅/平方英寸[绝对压力]）/14.7磅/平方英寸（标准大气压力）=1.82 [6]然而这是在假定压气机入口处没有空气滤清器影响的情况下 [7]在决定增压比的时候，压气机入口处的绝对压力时常比环境压力小，特 别是在高负荷时。为什么会这样呢？因为任何对空气的阻碍（这其中就包括空滤器管道的限制）都会对进气造成压力损耗，在决定增压比时，压气机上游的损耗都需要被计算。这种压力损耗在某些进气系统上可能达到或超过1磅/平方英寸的表显压力。在这种情况下压气机入口处压力应该如下取值： 压气机入口绝对压力=14.7psia – 1psig = 13.7psia [8]带入最新的入口处压力进行增压比计算应该是下面这样 (12 psig + 14.7 psia) / 13.7 psia = 1.95. [9]以上计算方法很好，但是如果你不是在标准大气压下呢？在这种情况下， 在计算工式中简单地用真实的大气压力替代标准大气压力14.7psi能够使计算更精确。在较高的海拔下会对增压比有显著的影响。 比如说：在丹佛5000尺的海拔高度下，大气的平均压力在12.4psia,在这种情况下带入的进气真空度在压缩比计算时： （12psig + 12.4psia）/（12.4psia – 1psig）=2.14(增压比) 这样的结果和最原始计算的增压比1.82相比有很大的不同。 [10]从以上的例子总可以看出增压比取决于很多参数，不仅仅是增压器。
2017船舶大趋势（一）船舶废气处理 国际海事组织IMO下属的海上环境保护委员会第70次会议通过决议，确定2020年在全球海域实行船舶燃油%含硫上限的规定,之前划设的四大排放控制区仍然实行%的限制。船舶尾气排放中含有大量的硫氧化物、氮氧化物等颗粒物，对大气环境造成的污染已日趋受到国际社会的广泛关注。 在世界货物运输中，海洋运输占据了很大的比例。海洋货物运输具有通行能力大、运输量大、运费低廉、对货物的适应性强、速度较低、风险较大等特点。目前，国际贸易总运量中的三分之二以上，我国进出口货物运输总量的90%都是利用海洋运输。随着运输船舶数量的剧增，船舶排放污染物对大气环境和海洋环境造成的污染和危害也日趋严重。船舶柴油机燃烧排放的尾气主要以二氧化硫SO2和氮氧化物NO2为主，根据2014年国际海事组织(IMO)统计数据显示，船舶尾气年排放SO2、NO2分别约占全球排放总量的13%和15%。相关报告也指出，船舶产生尾气所造成的大气污染约占整个大气污染总量的5%～11%。为了减少船舶尾气中硫氧化物SO2、氮氧化物NO2及颗粒物对大气环境的影响，最直接的方法就是减少船舶燃料油中的硫含量和氮含量，IMO和欧美发达国家通过制定相关法规，对船用燃料油中的硫含量和氮含量设定了限值标准，并加以施行。除此之外，近年来国内外一些船用设备厂商及科研院所在船舶硫氧化物、氮氧化物排放控制技术方面开展了大量的研究工作。本文概述了船
舶硫氧化物、氮氧化物排放控制的相关法规，重点介绍了船舶脱硫脱硝技术的现状，并分析了船舶尾气排放控制技术的未来发展趋势。1 船舶尾气排放控制法规介绍船舶硫氧化物排放控制法规由于船舶排放尾气中含有大量的硫氧化物SO2，这些硫氧化物的排放造成了严重的大气污染，国际社会与地区性组织纷纷立法限制船舶硫氧化物排放。降低燃油中的硫含量是最有效最直接的减排措施，因此，国际海事组织(IMO)、美国环保局(USEPA)、欧洲环境署(EEA)等针对全球和局部海域船舶燃油硫含量做出了日趋严苛的限值规定。MARPOL 公约附则Ⅵ2005 年起开始生效，船舶在欧美地区硫排放控制区(SECA)航行时，船舶燃油硫含量限值标准为%(质量分数)，然而从2015 年起，当船舶进入SECA 时，燃油硫含量标准相比之前需降低90%以上，这使得从事国际贸易的远洋船舶面临严峻的减排压力。此外，除目前IMO 规定的SECA外，墨西哥海岸、香港、澳大利亚、中国珠三角、长三角、环渤海(京津冀)等地区的近岸海域也都已成为SECA，未来全球范围内所有近岸海域均有可能划为SECA 范畴，因此这将对船舶硫氧化物排放控制技术的发展产生重要的促进作用。船舶氮氧化物排放控制法规MARPOL 公约附则VI对氮氧化物NO2的排放针对低速级(N<130r><2000r>根据表1-1所示，2016年1月1日以后，对于低速级、中速机、高速机三种柴油机，其相应的氮氧化物NO2的排放标准将比现阶段分别降低%、%和%。鉴于IMO对船舶柴油机燃烧排放的二氧化硫SO2和氮氧化物NO2的排放量已作出的明确规定，许多国家和地区也都在积极采取各种
第九章 船舶主要部件的检修 ?一、增压器的检修 ?废气涡轮增压器的作用是利用柴油机废气能量驱动涡轮带动同轴上的压气机，把空气压力提 高送入气缸，使柴油机功率大幅度提高。 ?由于增压器高速运转，它属于精密机械。 ?废气涡轮增压器使柴油机的功率增加1倍，而重量只增加10％。 ?轴承在增压器中居重要地位，它不仅保证转子安全可靠地高速回转，还必须保证转子准确定位 ?废气涡轮增压器转子两端轴承一般采用透平油，由自带油泵进行润滑。 ?增压器自带油泵工作的可靠性与其安装质量有关，安装时应保证油泵轴线与转子轴线同轴。?滚动轴承具有摩擦系数小，产生热量少，润滑油消耗量少，拆卸方便，起动性能好，效率高 等优点,缺点是使用寿命有限。 ?滚动轴承累积工作时间达到其额定使用寿命时即应换新轴承，一般累积工作时间约为8000小时。 ?压气机端的轴承中装有径向和轴向两级减振弹簧片。其中轴向减振弹簧片除应具有减振作用 外，还应具有调整和确定转子轴向位置的作用 ?在涡轮端轴承中只装有径向减振弹簧片，以减轻振动。 ?转子变形会使增压器产生振动。 ?消除增压器振动的方法首先应是换新轴承。 ?增压器的转子或叶片经修理或更换后均应进行动平衡试验并合格。 ?零部件D/L≤1时,应进行动平衡试验，以保证其平稳、无振动的运转。 ?零部件(D/L≥5)应进行静平衡试验，以保证运转平稳，如螺旋桨。 ?修后的增压器转子、电机转子应进行动平衡试验，以保证平稳运转。 ?新造或经修理的增压器转子应进行动平衡试验。
?增压器转子需做动平衡试验的情况： ?转子部件受机械损伤； ?转子轴及涡轮叶片经修理后； ?涡轮叶片部分或全部更换后； ?压气机叶及导风轮经修理或更换后。 ?增压器转子转动时产生的离心力空间汇交力系。 ?动平衡试验是在2个平面上检测。 ?增压器转子动平衡试验合格之后： ?两平面内的离心力的向量和近似为0 ?离心力引起的力偶矩的向量和近似为0 ?偏心矩近似为0 ?回转件的重心相对其回转中心的距离称为偏心距e。 ?平衡精度是反映回转件平衡后的不平衡程度的指标。 ?增压器转子的平衡精度又称为偏心距。 ?反映回转件回转时不平衡惯性力的大小和方向的指标是不平衡度。 ?对于质量分布在同一平面内，轴向长度较小的回转件，其不平衡度用不平衡度或称重径积表 示,即距回转半径Ｒ处有一不平衡重Ｆ(或不平衡力Ｆ)时，回转件的不平衡度用Ｆ·Ｒ(牛·米) ，或称重径积。 ?平衡精度是用来度量回转件动平衡的物理量，回转件的平衡精度是其经平衡后的不平衡程度，用回转件的重心相对其回转中心的距离称为偏心矩e。 ?偏心距用回转件的不平衡度(重径积) 与其质量中心上的重力之比耒表示，即e＝FR/G(mm) 。?对于质量分布在同一平面内，轴向长度较小的回转件，其平衡精度用e 表示。 ?对于质量分布不在同一平面内，轴向长度较大的回转件，其平衡精度用e ·ω表示，其中ω为 回转件的角速度。 ?平衡精度的等级按照［e］·ω来划分。
目录 前.言 (1) 1 废气涡轮结构设计 (2) 1.1 工作轮结构设计 (2) 1.1.1工作轮结构 (2) 1.2相关参数计算 (2) 1.2.1 设计原始数据 (2) 1.2.2废气在单级涡轮内的膨胀过程及效率 (2) 2 废气涡轮工艺设计 (7) 2.1叶轮的材料 (7) 2.2 材料的获得...... . (7) 2.3造型材料和造型方法...... .. (7) 2.4零件的获得...... (7) 3结论 (8) 参考文献 (9)
课程设计 前言 1905 年瑞士工程师波希(Alfred Buchi)首先提出涡轮增压柴油机概念，这是一件对内燃机发展具有深远意义的大事，五十年代以来，涡轮增压技术在国内外均得到飞速的发展，它已经成为增加内燃机功率，降低单位功率重量，降低制造成本的最有效方法。自从20世纪70年代涡轮增压在车用发动机上得到推广以后，更有了突飞猛进的发展。目前，己被世人公认为内燃机技术的发展方向之一，迄今仍保持着方兴未艾的发展势头。涡轮增压是一项新技术，几十年的发展历史有力地表明，涡轮增压是提高发动机功率和改善经济性的最有效措施，也是发动机强化的必然途径，它已成为当前内燃机发展的重要方向。涡轮增压是使柴油机动力装置降低成本、缩小体积、减轻重量最成功的方法。实践证明，对于安装尺寸受限制的应用(如船舶、机车、卡车等)上是最受欢迎的，涡轮增压在降低比油耗、减少噪声以及高原性能等方面胜过非增压发动机[10]。 60年代增压技术在中速柴油机上得到普遍应用，使强化指标有了很大提高；70年代的石油危机，又促使经济性指标(包括降低燃油耗率和使用劣质燃油)得到很大改善：80年代各国对环境污染的限制更为严格，制定了极为苛刻的环保法规，迫使柴油机制造厂商各自寻找对策以谋生存。新开发的柴油机必须在诸多方面能体现出优越性，否则就无法适应未来剧烈的市场竞争。纵观我国中速机的现状，应该说己初步具备了研究、设计和生产体系，但就总体水平而言，强化度不高，部分关键部件的可靠性尚待进一步提高，自动化程度低，减振降噪，措施尚未实际应用(但高速机上已有应用)，排放研究还处于议论阶段：整机的系列化和零部件的通用化程度较低；部分零部件如高压油泵和喷油器的偶件、调速器、轴瓦和活塞环等的制造工艺落后，质量较差，引进指标较高机型的这些零部件仍依赖进口，这些薄弱环节也限制了自行开发机型强度的提高。 增压技术由于在节能、提高功率及满足环保等方面具有无可比拟的优点而被众多柴油机所采用，而且发展越来越迅速。从发展趋势来看，增压程度越来越高，现在最大平均有效压力已超过3.0MPa这样高的平均有效压力，使得高增压柴油机出现了机械负荷和热负荷严重、低工况性能和瞬态特性变差等突出的问题，因此对增压系统提出了越来越高的要求：要具有良好的全工况性能，主要是有利于改善低工况性能；较高的排气能量利用率；气缸扫气顺利；有害排放物低；瞬态特性好；易于实现系列化生产；涡轮尽量采用单进口。为了满足这些要求，人们研发了多种增压系统，尤其是为了改善高增压柴油机的低工况性能，国内外研究人员通过各种途径做了大量的工作，并取得了较显著的成绩。
船舶废气排放控制技术 1.2排放控制标准MARPOL73/78附则VI对于船舶废气中的硫氧化物和氮氧化物的排放含量作了限制，禁止故意排放消耗臭氧的物质，附则规定了燃油中硫的含量不超过4.5%m/m的全球上限，并呼吁国际海事组织在议定书生效后监控全球燃料的平均含硫量。附则还设立波罗的海区域、北海区域为硫氧化物排放特别控制区，从而对硫的排放进行更严格的控制，在上述区域，船舶使用的燃油中硫的含量不得超过1.5%m/m，或者，船舶必须要安装废气清洁设备或者使用其它技术手段控制硫氧化物的排放。附则VI规定2000年1月1日起输出功率超过130kW的柴油机，其NOx排放限制如下：1.对转速低于130r/min 的低速柴油机NOx≤17.0g/kw·h。 2.对转速在130r/min N2000R min时，NOx≤45.0×n(-0.2)g kW•；h。 3.对转速n 2000r/min， NOx≤9.8g/kW•；h。国际海事组织(IMO)防止大气污染规则的生效，导致各国对船舶柴油机排放的进一步认识，出台一系列地方排放标准或国家船舶排放控制计划，如瑞典提出，国内船舶(如渡轮)NOx排放限制为24kW•；h。挪威的目标为国内航线每年减少10000tNOx(大约总量的20%)，估计波罗的海国家也会有类似的计划。如果不符合IMO规则，就可能以增加港口使用费的手段加以控制。2船舶废气SOx、NOx的生成特征SOx主要是燃料中的含硫的燃烧产物，以废气的形成排放于大气，尤其SO2容易氧化形成酸雨危害人类，因此主要是取决于柴油机所燃用燃料的含硫量。而NOx包括NO、NO2、N2O4等，其中对环境危害最大的是NO和NO2，通常所提及的氮氧化物的污染，即指NO及NO2污染。在柴油机的排气中，NO2的浓度仅占5%，而的N2O4浓度更低，因此，主要研究的氮氧化物便是NO，NO可由空气中的氮生成(称为热NO)，也可由燃料中含氮的成分生成(称为燃料NO)，对于柴油机来说，由于其所使用的燃料中一般含氮量不到0.02%，因此，排气中的NO主要是由空气中所含氮在高温下氧化而成(热NO)其氧化过程为(扩充的捷尔杜维 奇)N2+O→NO+N O2+N→NO+O N+OH→NO+H上述反应中的氧原子是氧气(O2)在高温分解时所产生的，氧原子的存在诱发了NO生成的连锁反应。整个反应过程中第一个式子起决定作用，所以，氧原子浓度以及反应温度对NO生成最为重要。NO生成量还与反应时间有关，如果燃气在高温富氧环境下停留时间长，NO生成量就会增加。因此，高温、富氧和氮与氧在高温环境中长时间停留，是柴油机燃烧过程中促进NO生成的三要素。对柴油机，即使是增压柴油机来说，其压缩行程的气体温度仍不能达到形成NO的程度。在燃烧过程中，由于
第十三章废气涡轮增压 发动机能发出的最大功率受汽缸内能燃烧的燃料的限制，而燃料量又受每循环汽缸内能吸人空气量的限制。如果空气在进入汽缸前受到压缩使其密度增大，则同样汽缸工作容积就 可以容纳更多的新鲜充量，从而可以供给更多的燃料，得到更大的输出功率。 按照提高进气密度增加功率的设想，早在1905年，瑞士的艾尔弗莱德·布奇(Alfred Biichi)就提出了涡轮增压方案，并进行了早期的柴油机定压增压及脉冲增压系统实验，1925年取得成功并获得专利。此后瑞士的布朗·保弗利(BrownBoveri)公司在船用发动机上采用了废气涡轮增压，继之航空活塞式发动机也采用了增压技术。而车用发动机采用涡轮 增压技术较迟，主要原因是车用发动机对涡轮增压器的要求较高，不仅要求效率高，流量范 围宽，能满足车辆发动机变工况的要求。而且还要求结构简单，体积小，质量轻，造价低廉。直到20世纪50年代后期，增压技术才广泛应用到车用柴油机上，并逐步推广到汽油机 中。目前绝大部分的大功率柴油机、半数以上的车用柴油机以及相当比例的高性能汽油机，均已采用增压技术。一般而言，增压后发动机功率可比原机提高40％一60％，甚至更多，发动机的平均有效压力可达到3MPa。增压技术特别是增压中冷技术，被视为提高车用发动 机动力性、经济性及降低排放的有效措施。 §13—1 发动机增压的基本概念及增压类型 一、发动机增压的基本概念 1．增压是提高发动机升功率的有效措施 提高发动机功率，特别是升功率，是提高车用发动机性能的重要途径。发动机有效功率的表达式为：． 户。’牛巍严(13—1) 式中只——有效功率； Pm*--平均有效压力； Vh--汽缸工作容积； i——汽缸数； n——转速； ，——冲程数，四冲程t：4，二冲程f’2。 发动机升功率为： PL‘号lien' (13—2) 由升功率的定义可以看出，升功率越大，发动机的强化程度越高，发出一定有效功率的 动机的尺寸越小，它是评定发动机动力性能和强化程度的重要指标之一。 提高发动机升功率有三个途径：采用二冲程；提高转速；提高平均有效压力。采用二冲 虽然能提高发动机的有效功率，但由于经济性差、热负荷高等缺点，在车用发动机中不能 到广泛应用。而提高转速也会带来运动件惯性增大、燃烧过程恶化等问题。因此，提高平
烟气脱硫装置系统在船舶上的应用 发表时间：2019-08-08T09:16:03.577Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：程琳[导读] 摘要：随着科技的发展，越来越多的新鲜事物应用到各个领域，当然最重要的还是科技领域他组织创新方面的任务，科技的创新给我们带来了许多的好处，也带来了许多的弊端，现在我们所需要做的就是把这些弊端一一去除，使得他对人类的危害降到最低，当然这些弊端是不可能完全去除的，只能使它得到最大的限制，这是人类当前首要做的任务。 中船澄西船舶修造有限公司江苏江阴 214433 摘要：随着科技的发展，越来越多的新鲜事物应用到各个领域，当然最重要的还是科技领域他组织创新方面的任务，科技的创新给我们带来了许多的好处，也带来了许多的弊端，现在我们所需要做的就是把这些弊端一一去除，使得他对人类的危害降到最低，当然这些弊端是不可能完全去除的，只能使它得到最大的限制，这是人类当前首要做的任务。而且随着科技的发展使得越来越多的有害物质产生对我们所处的环境造成危害，所以我们需要想想尽办法去解决这些危害，给我们营造一个好的将来。烟气脱硫从字面上的意思就很好理解，就是去除掉工业废气中的硫氧化物，这些烟气物体对人体的危害还有环境的危害是极其大的。所以说要很好的控制住这些气体，避免其对周边造成危害。 一、烟气脱硫的基本原理 烟气中的硫氧化物都具有很强的酸性，所以他们需要通过一些碱性物质来与烟气中的硫氧化物进行反应，去除其中的酸性。所以在脱硫的过程中，我们通常所用的碱性化物质是石灰石，生石灰，还有熟石灰比较常见的碱性物质。由于这些碱性物质制作过程比较简单，而且产量丰富，价格便宜，所以在很多方面都有所应用，如果在一些特殊的环境中也会用到碳酸钠碳酸镁等比较贵的碱性化物质。这些碱性矿物质通过与烟气中的硫化物进行反应产生一些亚硫化物质和硫酸盐等混合物。这些混合物的比例完全取决于在某些工艺条件下的需要，它们的主要作用是为工艺中提供有效的物质来保障工作可以进行下去。首先烟气中的硫氧化物先溶解于水，然后形成一种被稀释的酸溶液，然后这些酸溶液在于碱性物质所溶解的水中发生中和反应。吸收情况取决于溶液中所存在的各类元素的相对比例还有溶解性。例如碳酸钙一些极其难于溶于水的物质，所析出的碳酸钙固体就比较多，像氯化钠这种盐是极易溶于水的，所以被析出的也就很少。如果需要这些盐性物质的话，需要再加热通过蒸馏的方式把这些盐性物质在析出。 二、烟气脱硫所用的工艺方法现在最多是的，工厂而言他们说用的商业化技术是钙法，还有极其小的一部分是通过其它方法来进行对烟雾的脱硫不过这种技术需要高成本高耗量的能源。对于烟雾脱硫技术主要分为三种方法一是湿法脱硫，二是干法脱硫，三是半干法脱硫，湿法脱硫的技术是需要在某些溶液的状态下所需物品进行脱硫和处理，虽然这样的脱硫技术比较快，效率高，设备极其简单，但是存在很大的技术方面问题，例如腐蚀性严重运行工艺品质维护费高还易造成对环境的二次污染。干法的脱硫技术需要在没有潮湿的条件下进行，在这种条件下对产物进行处理分工。这种方法虽然不会对我们的环境造成污染，也不会对设备造成极其严重的损失，但是会产生温度极其高的烟雾，不利于对温度要控制，而且效率低需要一些比较大型的设备。半干法技术指的是在干燥的状态下进行脱硫，然后再潮湿的状态下进行再生。这种方法不仅效率高，反应快，而且不会对环境造成污染以及处理产物，所以这种方法是极其受到人们欢迎的。按照产物可以分为两种，一种是抛弃物，一种是回收物。 在我国目前主要使用的烟气脱硫的方法按工艺可分为四种：干湿法脱硫工艺、煤灰法脱硫工艺、湿法脱硫工艺、喷雾干式脱硫工艺，这四种工艺虽然方法有所差异，各有所长各有所短，但综合起来都达到了对烟气脱硫良好的效果。就比如干湿法脱硫工艺，这种工艺方法的运行费用是比较低的，他最大的优点是对设备没有腐蚀性，不易产生一些残渣来使设备造成短路等问题，不过这些工艺也是存在一定缺陷的，就好比人无完人一样，它的吸收效率远远低于实时的烟气脱硫法，所以具有很高的经济差，而且环境中的菲菲与这些产物进行混合可能影响对脱硫氧化物的利用，并且对环境的干燥问题具有很高的要求，一旦有一点的潮湿就会影响整个工艺步骤。相对于这种工艺方法，煤灰脱硫工艺对待操作步骤的要求就低了，这种脱硫剂的水平高，而且对脱硫剂的经济要求也比较低，用水量少，无需进行的处理和对排烟气体的加热。设备对费用的应用是施法脱硫的3/4，而且它所用的脱硫剂可以重复利用，没有对其他材料的浪费，对设备的维护也极易简单操作可靠。 在中国，所用脱硫工艺最多的是湿法脱硫工艺，这种工艺占到了90%，所以相对于美国而言，中国在这方面的技术是比较完善的。而且在中国的台湾，还有日本所运用的处理技术采用的是镁法脱硫，占到了他们的总95%以上，不过这种方法有很大的缺陷，就是经济成本比较高，无法适应绝大部分的地区，所以说这种方法是并不完善的。镁法脱硫技术首先是通过氧化物与水反应生成的氢氧化物再将氢氧化物通入硫化物中产生硫氧化物对应的盐，再使这种烟与氧气进行完全的反应生成完全盐，这种盐的特性要远远高于其他盐的特性。再使这种盐充分与水还有硫氧化物进行反应，生成一种硫氧氢化物质。它的复合产物具有很高的商业价值，不过所需要的元气也是极其严格的。无论是什么样的煤所产生的。烟气都有很高的脱硫率，均可以达到98%以上。当然事物不可能仅仅有他单方面的好处也有多方面的坏处。这种方法对吸收单价较高，副产品设备的要求比较严格。而在中国，喷雾干式脱硫工艺就是用的很少了，但根据这种工艺在实验中得到了一些经验总结并研制出一种新型的脱硫技术，这种技术就是采用旋转喷雾，干法烟气脱硫使得脱硫的效率更加的高，为后来大功率的脱硫机器的参数提供了依据。 三、船舶业脱硫技术的应用对于运输行业，随着现在科学技术的水平发展，我们对运输行业所需求量也越来越大。我们在手机上所购买的许多物品都需要经过运输行业来进行运输。在我们所知的运输行业中，海洋运输也占了绝大部分的比例，相对于铁路公路运输的海洋运输所运货量大，运费比较低廉而且载货适应能力强，虽然运送速度比较低，风险也大于其他的运输，但是他的说运输量巨大占据了中运输量的90%，而且在国际交易上，海洋运输行业占到了总运量的2/3以上。这都源自于随着我国运输行业的迅速发展。然而随着船舶数量的剧增，使得船舶所排放的污染物对周边环境还有海洋环境造成的危害也是日益严重。在前几年的调查中发现船舶烟气排放量占到了全球有害气体排放量的15%以上，而且这些气体对大气所造成的污染约占总污染量的5~%15%之间，这对于许多人而言是极其庞大的数字，对于环境而言这些危害就是无法估计的。所以近年来为了减少烟气中硫氧化物的排放，我国还有世界各国都对船舶进行了一些减少污染物的控制。通过对烟气脱硫的方法来减少对周边的污染，这是在船舶行业中极其常见的一种减少污染的方式。 四、船舶烟气脱硫的控制规定