專利名稱：排氣迥流電加熱渦輪性能試驗系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種廢氣渦輪增壓器渦輪性能試驗設備，特別涉及一種應用于內(nèi) 燃機渦輪增壓器的性能研究和產(chǎn)品開發(fā)的排氣迥流電加熱渦輪性能試驗系統(tǒng)。
背景技術：
量大面廣的內(nèi)燃機采用廢氣渦輪增壓器，在同樣的工作容積中增加了空氣量，可 以多噴油，并且改善了燃燒過程，因而大幅度提高了內(nèi)燃機的比功率，降低了比油耗，減少 了排氣中的污染物，并減輕了發(fā)動機排氣噪聲。尤其當前日益增多的內(nèi)燃機排放污染物嚴 重威脅人體健康，增壓技術愈來愈受有關部門的重視。試驗證明采用渦輪增壓技術可以滿 足國1排放法規(guī)。渦輪增壓器是柴油機滿足國1以上各階段排放法規(guī)必不可缺的重要部件。隨著排放法規(guī)的日益苛求，提高渦輪增壓器效率，減小轉動慣量，提高工作可靠 性，使其適應各階段排放法規(guī)的要求，這是車用渦輪增壓器發(fā)展的重要方向。渦輪增壓器總效率由壓氣機絕熱效率、渦輪絕熱效率和機械效率三部份組成。壓 氣機性能試驗由專門的壓氣機性能試驗臺來完成。渦輪性能試驗臺是專門用來研究改善渦 輪絕熱效率、提高渦輪增壓器工作可靠性，提升渦輪產(chǎn)品質(zhì)量的重要設備。渦輪性能試驗臺有兩個關鍵技術一是穩(wěn)定的連續(xù)流動的高溫高壓介質(zhì)的制備； 二是準確快速的測定渦輪功率。后一個關鍵技術通常由空氣軸承高速測功器或渦輪增壓器 自身壓氣機來完成。而前一個關鍵技術即高溫高壓續(xù)流介質(zhì)通常由以下幾種方法制取(1)由空氣壓縮機提供所需的壓力、流量的穩(wěn)壓氣流，再通過續(xù)流式燃燒室提升溫 度，并進一步提高壓力。法國巴黎第六大學物理力學實驗室所建的專用渦輪試驗臺及我國 有關高校和研究所建的渦輪性能試驗臺均采用這種型式。這種制取方法的優(yōu)點是設備簡 單；溫度、壓力、流量變化域寬；其缺點是進入渦輪前氣流壓力、溫度脈動較大，數(shù)據(jù)離散， 影響測試精度；燃燒不完善使介質(zhì)臟污，甚至堵塞測孔；溫度調(diào)節(jié)較粗魯。(2)美國Cummins公司研究中心和北京理工大學的渦輪試驗臺采用了氣源電加熱 方法制取。這種制取方法的優(yōu)點是介質(zhì)干凈，流道不污，測頭不堵；溫度控制方便；測量精 度高；其缺點是耗電能多；設備投資大。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種排氣迥流電 加熱渦輪性能試驗系統(tǒng)。為解決該技術問題，本實用新型的技術方案是提供一種排氣迥流電加熱渦輪性 能試驗系統(tǒng)，包括被測渦輪和自身壓氣機，還包括輔助增壓器；所述輔助增壓器具有通過 管路依次相接的續(xù)流式燃燒室、輔助增壓器渦輪、輔助增壓器壓氣機和電加熱器，續(xù)流式燃 燒室通過管路與外源補氣口和所述自身壓氣機相連，電加熱器通過管路與所述被測渦輪相 連。作為一種改進，所述被測渦輪通過管路與輔助增壓器壓氣機相連。[0011]作為一種改進，所述被測渦輪入口管路上設置標準噴嘴流量計。作為一種改進，所述自身壓氣機上引一出口管路至壓氣機雙紐線流量計。本實用新型的有益效果在于(1)通過設置輔助增壓器，利用其高轉速運行提高被測渦輪工質(zhì)性能穩(wěn)定性。(1)利用被測渦輪排氣熱量和壓氣機的自循環(huán)氣流的壓力能和溫度能，節(jié)省節(jié)省 續(xù)流式燃燒室的油耗和電加熱器電耗。(3)電加熱器的設置保證工質(zhì)干凈、性能穩(wěn)定。

圖1為排氣迥流電加熱渦輪性能試驗臺結構示意圖。圖中的附圖標記為被測渦輪1，自身壓氣機2，輔助增壓器渦輪3，輔助增壓器壓氣機4，續(xù)流式燃燒室 5，電加熱器6，壓氣機雙紐線流量計7，標準噴嘴流量計8。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型進一步加以描述。本實施例中的排氣迥流電加熱渦輪性能試驗系統(tǒng)，包括被測渦輪1和自身壓氣機 2，還包括輔助增壓器。輔助增壓器具有如下結構續(xù)流式燃燒室5、輔助增壓器渦輪3、輔助增壓器壓氣 機4和電加熱器6通過管路依次相接，續(xù)流式燃燒室5通過管路與外源補氣口 A和所述自 身壓氣機2相連，電加熱器6通過管路與所述被測渦輪1相連。被測渦輪1還通過管路與 輔助增壓器壓氣機4相連。被測渦輪1入口管路上設置標準噴嘴流量計8，自身壓氣機2上 引一出口管路至壓氣機雙紐線流量計7。本實用新型中系統(tǒng)的工作方式是輔助增壓器渦輪3的工質(zhì)由作為測功器的自身 壓氣機2自循環(huán)來提供，并由續(xù)流式燃燒室5確保其必需的壓力和溫度。由于自身壓氣機 2出口空氣有一定的壓力和溫度，從而減少了續(xù)流式燃燒室5的油耗量。通過將被測渦輪1 的排氣回收再循環(huán)，通過輔助增壓器壓氣機4提升壓力，通過電加熱器6提升溫度，通過外 源補氣或渦輪排氣旁通來調(diào)節(jié)流量。將回收的排氣和氣源補氣的混合氣流采用電加熱方法 提升溫度，不僅便于控制，還可確保介質(zhì)干凈。通過這樣的設置，可以將干凈的并具有較高溫度和壓力的渦輪排氣回收再循環(huán)， 可回收部分熱量，節(jié)省電能的方案。由于輔助增壓器轉速很高，在轉動慣量作用下，使輔助 增壓器壓氣機出口氣流參數(shù)穩(wěn)定，滿足了渦輪工質(zhì)穩(wěn)定性的要求。作為一個示例，不計管道散熱條件下，計算表明一臺50 70kW的4缸柴油機用的 渦輪增壓器中被測渦輪1 其介質(zhì)的入口參數(shù)為流量0. 132kg/s，入口溫度747°C，入口壓力 290kPa，該渦輪可發(fā)出功率9. 196kff ；被其驅動的自身壓氣機2 其介質(zhì)入口參數(shù)。為流量0. 12kg/s，壓力lOlkPa，溫 度298°C。消耗功率為9. 1483kW。出口參數(shù)為壓力187kPa，溫度90°C ；輔助增壓器渦輪3其流量由自身壓氣機2出口流量0. 12kg/s加風源補充流量0。08kg/s合成，經(jīng)續(xù)流式燃燒室5加溫至750°C，666. 62kPa，發(fā)出55. 5kff功率；輔助增壓器壓氣機4 在輔助增壓器渦輪3驅動下，使入口溫度為450°C，流量為 0. 15kg/s的工質(zhì)由lOlkPa壓縮為290kPa，且溫度達到747°C ；空氣電加熱器5 將渦輪排出的0. 132kg/s、444. 8°C的氣流與外源補氣口 A的氣流 (0.018kg/s、20°C )合成，并加熱至450°C。消耗電能11. 3756kW。若不采用排氣迥流方案， 渦輪工質(zhì)直接由電加熱器6升溫，則需消耗電能87kW，為本實用新型耗電的7. 6倍。最后，以上公布的僅是本實用新型的具體實施例。本領域的普通技術人員能從本 實用新型公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護范圍。
權利要求一種排氣迥流電加熱渦輪性能試驗系統(tǒng)，包括被測渦輪和自身壓氣機，其特征在于，還包括輔助增壓器；所述輔助增壓器具有通過管路依次相接的續(xù)流式燃燒室、輔助增壓器渦輪、輔助增壓器壓氣機和電加熱器，續(xù)流式燃燒室通過管路與外源補氣口和所述自身壓氣機相連，電加熱器通過管路與所述被測渦輪相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的排氣迥流電加熱渦輪性能試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述被測 渦輪通過管路與輔助增壓器壓氣機相連。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的任意一種排氣迥流電加熱渦輪性能試驗系統(tǒng)，其特征在 于，所述被測渦輪入口管路上設置標準噴嘴流量計。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的任意一種排氣迥流電加熱渦輪性能試驗系統(tǒng)，其特征在 于，所述自身壓氣機上引一出口管路至壓氣機雙紐線流量計。
專利摘要本實用新型涉及廢氣渦輪增壓器渦輪性能試驗設備，旨在提供一種排氣迥流電加熱渦輪性能試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被測渦輪和自身壓氣機，還包括輔助增壓器；所述輔助增壓器具有通過管路依次相接的續(xù)流式燃燒室、輔助增壓器渦輪、輔助增壓器壓氣機和電加熱器，續(xù)流式燃燒室通過管路與外源補氣口和所述自身壓氣機相連，電加熱器通過管路與所述被測渦輪相連。本實用新型的有益效果通過設置輔助增壓器，利用其高轉速運行提高被測渦輪工質(zhì)性能穩(wěn)定性；利用被測渦輪排氣熱量和壓氣機的自循環(huán)氣流的壓力能和溫度能，節(jié)省節(jié)省續(xù)流式燃燒室的油耗和電加熱器電耗；電加熱器的設置保證工質(zhì)干凈、性能穩(wěn)定。
文檔編號G01M15/04GK201653700SQ201020167249
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權日2010年4月22日
發(fā)明者劉震濤, 呂鋒, 張宇, 陸家祥, 韓松 申請人:浙江大學