Tương tác giữa động cơ diesel và tuabin được đặc trưng bằng liên kết khí, đó là các thông số lưu lượng, nhiệt độ và áp suất khí xả.
Ở chếđộ làm việc ổn định lưu lượng khí xả trên đường ống xả của động cơ bằng lưu lượng khí xả qua tuabin và bằng hằng số.
Lưu lượng khí xả qua tuabin bằng tổng lưu lượng không khí qua xilanh động cơ và tiêu hao nhiên liệu trong một giây:
Gkdm = Gxdm + Btdm (3.24)
Từđây ta xác định được giá trị tiết diện lưu thông của tuabin ở chếđộ định mức:
(3.25)
Ft, Ftdm - tiết diện lưu thông của tuabin ở chếđộ bất kỳ và chếđộđịnh mức. kp - hệ số tính toán đến mức độ phản kích p của tuabin.
πtdm, πt - tỷ số giảm áp trong tuabin ở chếđộ định mức và chếđộ bất kỳ. Fch - tiết diện lưu thông của cánh hướng.
Fcb - tiết diện lưu thông của bánh cánh công tác; giá trị của Fch, Fbc được lấy theo số liệu thực tế, tỷ số này gần bằng 1.
Giá trị tiết diện lưu thông của tuabin ở chế độ định mức được xác định theo công thức:
(3.26)
px1 - áp suất khí xả trước tuabin được xác định từ điều kiện cân bằng công tác trên máy nén, trị số của px1 được tính theo phương trình:
(3.27)
kx - chỉ sốđoạn nhiệt của khí xả.
Để tính được giá trị px1 phải dựa vào lưu lượng khí xả qua tuabin Gx và áp suất khí xả sau khi rời khỏi tuabin p2. Lượng khí xả qua tuabin được tính theo phương trình:
⁄ ⁄
(3.28)
- khối lượng riêng khí xả trước tuabin (kg/m3)
Bình phương hai vế phương trìnhtrên, thay ρx1 = đồng thời nhân vế phải với
và biến đổi sẽ thu được biểu thức sau:
(3.29)
Đặt : và hay sẽ có phương trình bậc 2:
X2 − X − A = 0; giải phương trình này có nghiệm.
√ 0,5 0,25 . Từđó tính được
Như vậy, tỉ số giảm áp hay khả năng sinh công của khí xả trong tuabin phụ
thuộc vào kích thước tuabin, lưu lượng, áp suất, nhiệt độ và thành phần của khí xả.
Đặc tính kinh tế của tuabin được xác định theo phương trình gần đúng:
2 (3.30) - hiệu suất tương đối của tuabin (3.31) 0,42 0,63 (3.32) . . - tốc độ quay của bánh cánh tuabin (m/s)
D - đường kính bánh cánh tuabin (m).
cdn = (2Lt) 0,5 - tốc độ tuyệt đối của dòng khí sau ống phun (m/s). Hiệu suất lớn nhất của tuabin tương ứng với tỷ số tối ưu. Áp suất khí xả sau tuabin được tính theo công thức:
(3.33)
p2dm - áp suất khí xả sau tuabin ở chế độ định mức được xác định theo số liệu thực nghiệm.
Phương trình chuyển động quay của rô to tuabin máy nén có dạng:
(3.34)
Jtk - mômen quán tính khối lượng quay của tuabin máy nén (kg/m2).
ηmt - hiệu suất cơ giới của tuabin. Gx - suất tiêu hao khí qua tuabin (kg/s). Gx = Gk + Bt
Lt - công giãn nởđoạn nhiệt của khí xả trên cánh tuabin (kJ/kg).
1123 1 (3.35)
kn, ηno - các hệ số hiệu chỉnh tính đến độ xung của dòng khí xả được tính theo công thức: kn= ku.ki; 1 . ; 1 , . ;