58423

Определение геометрических размеров проточной части компрессора, числа ступеней, геометрии лопаточных венцов

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Для расчёта заданы частота вращения ротора КНД 7800 об/мин, КВД 8600 об/мин, расход рабочего тела 86,7 кг/с, полные давление и температура перед КНД 101,33 кПа, 288 К, перед КВД 423,3 кПа, 454,1 К степень повышения давления в КНД 4,26 в КВД 5,16.

Русский

2014-06-05

826.5 KB

2 чел.

СОДЕРЖАНИЕ

[1] 1.7. Полное давление воздуха за компрессором:

[2]   1.26. Ширина венца лопаток НА компрессора у втулки:

[3] 1.7. Полное давление воздуха за компрессором:

[4]   1.26. Ширина венца лопаток НА компрессора у втулки:

[4.0.0.1] Таблица 2.1

[4.0.0.2] Таблица 2.2

ВВЕДЕНИЕ

Данный газодинамический расчёт предусматривает расчёт проточной части двухкаскадного компрессора.

Для расчёта заданы частота вращения ротора КНД 7800 об/мин, КВД 8600 об/мин, расход рабочего тела 86,7 кг/с, полные давление и температура перед КНД 101,33 кПа, 288 К, перед КВД 423,3 кПа, 454,1 К  степень повышения давления в КНД  4,26 в КВД 5,16.

Целью расчёта является определение геометрических размеров проточной части компрессора, числа ступеней, геометрии лопаточных венцов.

Расчёт состоит из трех частей:

  1.  Выбор типа компрессора и предварительный расчет основных параметров
  2.  Расчет компрессора по среднему диаметру
  3.  Расчет параметров потока ступени на трех радиусах.

В первой части выбирается тип компрессора, КПД и схема проточной части, значения осевой скорости и степени реактивности  на входе в каждую ступень, с целью спроектировать компрессор с заданными параметрами (дозвуковой, трансзвуковой). Далее производится предварительный расчёт основных параметров на входе в компрессор и на выходе из него. После этого распределяется теплоперепад по ступеням и определяется число ступеней компрессора. В конце первой части рассчитываются основные геометрические параметры, необходимые для построения меридионального сечения и строится сечение компрессора.

Во второй части производится термодинамический и кинематический расчёт компрессора. При этом уточняется изоэнтропический напор каждой ступени, КПД ступеней, степени сжатия ступеней, определяется температура и давление перед РК, НА и за каждой ступенью. При кинематическом расчёте уточняется площадь проходного сечения на входе в РК каждой ступени.

В третьей части производится расчёт параметров на различных радиусах ступени. Последним этапом является построение треугольников скоростей и изменение основных параметров по радиусу. В результате по полученным данным чертится компрессор.

1. ВЫБОР ТИПА КОМПРЕССОРА И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

КНД

Компрессор проектирую трансзвуковой, для получения наименьших габаритов проточной части.

1.1. Полное давление на входе в компрессор:

Р*1= Р*·вх = 101,33·0,98 = 99,299(кПа).

1.2. Изоэнтропическая работа сжатия, затрачиваемая в компрессоре:

Нs=·R·T*вх· (πкнд-1) = 1,005·288· (4,26 0,2857 –1) = 143,56  ().

1.3. Полная работа сжатия, затрачиваемая в компрессоре :

Lкнд== = 166,93().

1.4. Осевая составляющая скорости на входе в РК первой ступени:

 λа1 = са1/(18,3 ) = 180/(18,3)=0,58;

принимаю са1 = 180  м/с – для трансзвукового компрессора.

1.5. Проходная площадь на входе в  компрессор:

qа1) = 0,792;

kG=0,98 - коэффициент, учитывающий неравномерность поля осевой составляющей скорости по высоте лопатки и влияние пограничного слоя;

для воздуха  m=40,4;

Fвх = =  = 0,463 (м2).

1.6. Полная температура воздуха за компрессором:

Т*кнд=Т*вх +  = 288 + = 454,1 (К).

1.7. Полное давление воздуха за компрессором:

Р*кнд вых = Р*1·π = 99,299·4,26= 423,3 (кПа).

1.8. Кольцевая площадь на выходе из компрессора:

са вых = 180 ();

λа вых= =  = 0,462;

qа вых) = 0,665;

kG2=0,96;

Fкнд вых= = = 0,169 2).

1.9. Относительный диаметр втулки на выходе из компрессора:

 dвых= 0,79.

1.10. Относительный диаметр втулки на входе при Dвт =const:

F= =  =2,74

d вх =dвых / = = 0,615.

1.11. Периферийный  и втулочный диаметры входного и выходного сечений компрессора:

Dвх кнд = =0,975  (м);

Dвх вт=dвх .Dвх кнд =0,599  (м);

Dвых кнд =  = 0,758  (м);

Dвых вт=dвых ·Dвых кнд = 0,599  (м);   

1.12. Высота лопатки:

h вых =  =  = 0,0794  (м);

1.13. Окружные скорости на наружном диаметре первой ступени компрессора:

Uвх кнд=π·Dвх кнд· = 3,14·0,975· = 397,8  ().

1.14. Коэффициент расхода:

=0,452 .

Распределение  напора  по  ступеням  компрессора  и  уточнение  числа  ступеней

1.15. Распределяю коэффициенты напора по ступеням (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Коэффициенты     напора      ступеней   Hzi

1

2

3

средние

z-1

z

0,19

0,26

0,33

0,28

1.16. Коэффициент напора всего компрессора:

= = 1,055.

1.17. Вычисляю необходимое число средних ступеней:

1  .

1.18. Тогда для средних ступеней коэффициент напора будет:

НΖср=.

1.19. Условное число ступеней:

Ζусл=3+1=4.

1.20. В случаях Dвт=Const вычисляют дополнительное число ступеней по следующей формуле:

ΔΖ'доп= Ζусл=4=1,0611  .

1.21. Необходимое число ступеней:

Ζ=4+1=5.

Расчет  и  построение  меридиального  сечения  проточной  части  компрессора  

1.22. Площади проточной части на входе в промежуточные ступени:

= = 0 (N=1 - номер ступени);

= 0,7433·0 – 1,754·0 + 1,007 = 1,007;

Fвх i =Fкyl I (Fвх  - Fвых)+ Fвых = 1,007· (0,463 - 0,169) + 0,169 = 0,4655 (м2).

1.23. Периферийный диаметр и высота лопатки на входе в ступень:

Dпер= =  = 0,9756 (м);

 h= = = 0,1882 (м).

1.24 Удлинения рабочих лопаток hb и Sb венцов компрессора  у втулки принимаю:

Sb=0,9

для первой ступени        hb=1,5;

для второй ступени          hb=1,375;

для третьей ступени         hb=1,25;

для четвёртой ступени     hb=1,125;

для пятой ступени            hb=1;

 1.25. Ширина лопаточного венца РК у втулки:

Sвт рк= Sb.hрк / hb = 0,9.0,1882 / 1,5 = 0,1129 (м).       

    

  1.26. Ширина венца лопаток НА компрессора у втулки:

Sвт  на=0,825·Sвт рк = 0,825·0,1129= 0,0932 (м).

  1.27. Осевой зазор между венцами рабочих колёс и направляющих аппаратов:

        Δsрк=0,2· Sвт рк = 0,2·0,1129 = 0,02259 (м).

        Δsна=0,25· Sвт на= 0,2·0,0419 = 0,01863 (м).         

  1.28. Аналогичный расчёт провожу для остальных ступеней и свожу в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Ступень

Fвхi

∆F'кi

N'

hрк

hса

Sрл

Sна

Sвтна

Sвтрл

r

1

0,4655

1,0070

0,0000

0,9759

0,1882

0,1732

0,0226

0,0186

0,0932

0,1129

0,0038

2

0,3710

0,6859

0,2000

0,9030

0,1518

0,1396

0,0199

0,0164

0,0820

0,0993

0,0030

3

0,2941

0,4243

0,4000

0,8450

0,1228

0,1130

0,0177

0,0146

0,0729

0,0884

0,0025

4

0,2346

0,2222

0,6000

0,8050

0,1028

0,0946

0,0164

0,0136

0,0678

0,0822

0,0021

5

0,1926

0,0795

0,8000

0,7776

0,0891

0,0820

0,0160

0,0132

0,0661

0,0802

0,0018

1.29. Окончательные результаты расчёта  представлены в табл. 1.3 .

Таблица 1.3

Ступень

h,мм

S,мм

∆s,мм

∆r,мм

Dк,мм

Dвт,мм

Dср,мм

Fп,м^2

Fвт,м^2

Fк,м^2

1

РЛ

188,22

112,93

22,59

3,76

975,88

599,44

787,66

0,75

0,28

0,47

НА

173,16

93,17

18,63

3,76

945,76

599,44

772,60

0,70

0,28

0,42

2

РЛ

151,78

99,35

19,87

3,04

903,00

599,44

751,22

0,64

0,28

0,36

НА

139,64

81,96

16,39

3,04

878,71

599,44

739,08

0,61

0,28

0,32

3

РЛ

122,78

88,40

17,68

2,46

845,00

599,44

722,22

0,56

0,28

0,28

НА

112,96

72,93

14,59

2,46

825,35

599,44

712,40

0,53

0,28

0,25

4

РЛ

102,78

82,23

16,45

2,06

805,00

599,44

702,22

0,51

0,28

0,23

НА

94,56

67,84

13,57

2,06

788,55

599,44

694,00

0,49

0,28

0,21

5

РЛ

89,08

80,17

16,03

1,78

777,60

599,44

688,52

0,47

0,28

0,19

НА

81,95

66,14

13,23

1,78

763,35

599,44

681,39

0,46

0,28

0,18

1.30. Контроль расчёта:= Lст1 + … + Lст5 (табл. 1.4) .

Таблица 1.4

Ступень

D'кi

H'zi

Hzi

1

1,00000

0,190

30,0670755

2

0,92532

0,260

35,2286961

3

0,86589

0,325

38,5468735

4

0,82490

0,325

34,9838419

5

0,79682

0,280

28,1330097

=166,96(кДж/кг);

погрешность H = .

КВД

Компрессор - дозвуковой.

1.1. Полное давление на входе в компрессор:

Р*2= 423,3(кПа).

1.2. Изоэнтропическая работа сжатия, затрачиваемая в компрессоре:

Нs=·R·T*вх· (πквд-1) = 1,005·454,1· (5,16 0,2857 –1) = 260,08  ().

1.3. Полная работа сжатия, затрачиваемая в компрессоре :

Lквд== = 302,42().

1.4. Осевая составляющая скорости на входе в РК первой ступени:

 λа1 = са1/(18,3 ) = 180/(18,3)=0,462;

1.5. Проходная площадь на входе в  компрессор:

qа1) = 0,665;

kG=0,98 - коэффициент, учитывающий неравномерность поля осевой составляющей скорости по высоте лопатки и влияние пограничного слоя;

для воздуха  m=40,4;

Fвх квд = Fвых кнд = 0,169 (м2).

1.6. Полная температура воздуха за компрессором:

Т*квд=Т*вх +  = 454,1 + = 755,02 (К).

1.7. Полное давление воздуха за компрессором:

Р*квд вых = Р*2·π = 99,299·5,16= 2183,8 (кПа).

1.8. Кольцевая площадь на выходе из компрессора:

са вых = 140 ();

λа вых= =  = 0,278;

qа вых) = 0,425;

kG2=0,96;

Fквд вых= = = 0,066 2).

1.9. Относительный диаметр втулки на выходе из компрессора:

 dвых= 0,9.

1.10. Относительный диаметр втулки на входе при Dвт =const:

F= =  =2,56

d вх =dвых / = = 0,791.

1.11. Периферийный  и втулочный диаметры входного и выходного сечений компрессора:

Dвх квд = =0,758  (м);

Dвх вт=dвх .Dвх квд =0,599  (м);

Dвых квд =  = 0,666  (м);

Dвых вт=dвых ·Dвых квд = 0,599  (м);   

1.12. Высота лопатки:

h вых =  =  = 0,0333  (м);

1.13. Окружные скорости на наружном диаметре первой ступени компрессора:

Uвх квд=π·Dвх квд· = 3,14·0,758· = 341,24  ().

1.14. Коэффициент расхода:

=0,527 .

Распределение  напора  по  ступеням  компрессора  и  уточнение  числа  ступеней

1.15. Распределяю коэффициенты напора по ступеням (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Коэффициенты     напора      ступеней   Hzi

1

2

3

средние

z-1

z

0,28

0,29

0,30

0,28

0,24

1.16. Коэффициент напора всего компрессора:

= = 2,597.

1.17. Вычисляю необходимое число средних ступеней:

5  .

1.18. Тогда для средних ступеней коэффициент напора будет:

НΖср=.

1.19. Условное число ступеней:

Ζусл=4+5=9.

1.20. В случаях Dвт=Const вычисляют дополнительное число ступеней по следующей формуле:

ΔΖ'доп= Ζусл=9=1,2021  .

1.21. Необходимое число ступеней:

Ζ=9+1=10.

Расчет  и  построение  меридиального  сечения  проточной  части  компрессора

1.22. Площади проточной части на входе в промежуточные ступени:

= = 0 (N=1 - номер ступени);

= 0,7433·0 – 1,754·0 + 1,007 = 1,007;

Fвх i =Fкi (Fвх - Fвых)+ Fвых = 1,007· (0,169 - 0,066) + 0,066 = 0,1699 2).

1.23. Периферийный диаметр и высота лопатки на входе в ступень:

Dпер= =  = 0,7588 (м);

 h= = = 0,0797 (м).

1.24 Удлинения рабочих лопаток hb и Sb венцов компрессора  у втулки принимаю:

Sb=0,9

для первой ступени         hb=1,5;

для второй ступени            hb=1,44;

для третьей ступени          hb=1,39;

для четвёртой ступени      hb=1,33;

для пятой ступени             hb=1,28;

для шестой ступени         hb=1,22;

для седьмой ступени           hb=1,17;

для восьмой ступени          hb=1,11;

для девятой ступени           hb=1,06;

для десятой ступени            hb=1;

 1.25. Ширина лопаточного венца РК у втулки:

Sвт рк= Sb.hрк / hb = 0,9.0,0797 / 1,5 = 0,0478 (м).       

    

  1.26. Ширина венца лопаток НА компрессора у втулки:

Sвт  на=0,825·Sвт рк = 0,825·0,0478= 0,0394 (м).

  1.27. Осевой зазор между венцами рабочих колёс и направляющих аппаратов:

        Δsрк=0,2· Sвт рк = 0,2·0,0478 = 0,0096 (м).

        Δsна=0,25· Sвт на= 0,2·0,0394 = 0,0079 (м).         

  1.28. Аналогичный расчёт провожу для остальных ступеней и свожу в табл. 1.6 .

Таблица 1.6

Ступень

Fвхi

∆F'кi

N'

hрк

hса

Sрл

Sна

Sвтна

Sвтрл

r

1

0,1699

1,0070

0,0000

0,7588

0,0797

0,0773

0,0096

0,0079

0,0394

0,0478

0,0016

2

0,1526

0,8390

0,1000

0,7510

0,0758

0,0735

0,0094

0,0078

0,0390

0,0472

0,0015

3

0,1368

0,6859

0,2000

0,7420

0,0713

0,0691

0,0092

0,0076

0,0381

0,0462

0,0014

4

0,1226

0,5477

0,3000

0,7320

0,0663

0,0643

0,0089

0,0074

0,0369

0,0447

0,0013

5

0,1099

0,4243

0,4000

0,7230

0,0618

0,0599

0,0087

0,0072

0,0359

0,0435

0,0012

6

0,0987

0,3158

0,5000

0,7130

0,0568

0,0551

0,0084

0,0069

0,0345

0,0418

0,0011

7

0,0891

0,2222

0,6000

0,7030

0,0518

0,0502

0,0080

0,0066

0,0330

0,0399

0,0010

8

0,0809

0,1434

0,7000

0,6920

0,0463

0,0449

0,0075

0,0062

0,0309

0,0375

0,0009

9

0,0744

0,0795

0,8000

0,6810

0,0408

0,0396

0,0070

0,0057

0,0287

0,0348

0,0008

10

0,0693

0,0305

0,9000

0,6690

0,0348

0,0338

0,0063

0,0052

0,0258

0,0313

0,0007

1.29. Окончательные результаты расчёта  представлены в табл. 1.7 .

Таблица 1.7

Ступень

h,мм

S,мм

∆s,мм

∆r,мм

Dк,мм

Dвт,мм

Dср,мм

Fп,м^2

Fвт,м^2

Fк,м^2

1

РЛ

79,68

47,81

9,56

1,59

758,80

599,44

679,12

0,45

0,28

0,17

 

НА

77,29

39,44

7,89

1,59

754,02

599,44

676,73

0,45

0,28

0,16

2

РЛ

75,78

47,22

9,44

1,52

751,00

599,44

675,22

0,44

0,28

0,16

 

НА

73,51

38,95

7,79

1,52

746,45

599,44

672,94

0,44

0,28

0,16

3

РЛ

71,28

46,19

9,24

1,43

742,00

599,44

670,72

0,43

0,28

0,15

 

НА

69,14

38,11

7,62

1,43

737,72

599,44

668,58

0,43

0,28

0,15

4

РЛ

66,28

44,74

8,95

1,33

732,00

599,44

665,72

0,42

0,28

0,14

 

НА

64,29

36,91

7,38

1,33

728,02

599,44

663,73

0,42

0,28

0,13

5

РЛ

61,78

43,52

8,70

1,24

723,00

599,44

661,22

0,41

0,28

0,13

 

НА

59,93

35,90

7,18

1,24

719,29

599,44

659,36

0,41

0,28

0,12

6

РЛ

56,78

41,81

8,36

1,14

713,00

599,44

656,22

0,40

0,28

0,12

 

НА

55,08

34,50

6,90

1,14

709,59

599,44

654,51

0,40

0,28

0,11

7

РЛ

51,78

39,95

7,99

1,04

703,00

599,44

651,22

0,39

0,28

0,11

 

НА

50,23

32,96

6,59

1,04

699,89

599,44

649,66

0,38

0,28

0,10

8

РЛ

46,28

37,49

7,50

0,93

692,00

599,44

645,72

0,38

0,28

0,09

 

НА

44,89

30,93

6,19

0,93

689,22

599,44

644,33

0,37

0,28

0,09

9

РЛ

40,78

34,77

6,95

0,82

681,00

599,44

640,22

0,36

0,28

0,08

 

НА

39,56

28,69

5,74

0,82

678,55

599,44

638,99

0,36

0,28

0,08

10

РЛ

34,80

31,32

6,26

0,70

669,04

599,44

634,24

0,35

0,28

0,07

 

НА

33,76

25,84

5,17

0,70

666,95

599,44

633,19

0,35

0,28

0,07

1.30. Контроль расчёта:= Lст1 + … + Lст10 (табл. 1.8) .

Таблица 1.8

Ступень

D'кi

H'zi

Hzi

1

1

0,28

32,6038334

2

0,989725

0,29

33,0779091

3

0,977864

0,301

33,5626995

4

0,964686

0,301

32,6641406

5

0,952825

0,301

31,8658619

6

0,939646

0,301

30,990468

7

0,926467

0,301

30,1272662

8

0,911971

0,301

29,1918261

9

0,897474

0,280

26,261071

10

0,881706

0,240

21,725491

=302,07(кДж/кг);

погрешность H = .

2. РАСЧЕТ КОМПРЕССОРА ПО СРЕДНЕМУ ДИАМЕТРУ

КНД

 2.1. Распределяю КПД компрессора  по ступеням:

для первой ступени          ηcт =0,875;

для второй ступени          ηcт =0,885;

для третьей ступени         ηcт =0,915;

для четвёртой ступени     ηcт =0,915;

для пятой ступени            ηcт =0,915;            

2.2. Полная температура воздуха за 1 ступенью:

Т*3=Т*1+ = 288 +  = 317,92  (К).

2.3. Напор ступени изоэнтропического сжатия:

Нsст=Lст·ηcт = 30,067·0,875 = 26,31 (кДж/кг).

2.4. Степень повышения полного давления в ступени:

ст ==  = 1,356.

2.5. Аналогично провожу расчёты для всех последующих ступеней компрессора.

Результаты расчёта представлены в табл. 2.1 .

Таблица 2.1

Ступень

η'ст

Т*выхст

Т*вхст

Т*мвз

H'sст

π'стi

1

0,875

317,917

288,000

317,917

26,309

1,356

2

0,885

352,971

317,917

352,971

31,177

1,385

3

0,915

391,326

352,971

391,326

35,270

1,394

4

0,915

426,136

391,326

426,136

32,010

1,315

5

0,915

454,129

426,136

454,129

25,742

1,227

        ;

 k = ==-0,0092;

Уточнять велечины степеней повышения полного давления нет необходимости.

КВД

 2.1. Распределяю КПД компрессора  по ступеням:

для первой ступени          ηcт =0,917;

для второй ступени          ηcт =0,923;

для третьей ступени         ηcт =0,925;

для четвёртой ступени     ηcт =0,930;

для пятой ступени            ηcт =0,928;            

для первой ступени          ηcт =0,923;

для второй ступени          ηcт =0,915;

для третьей ступени         ηcт =0,900;

для четвёртой ступени     ηcт =0,880;

для пятой ступени            ηcт =0,870;            

2.2. Полная температура воздуха за 1 ступенью:

Т*3=Т*1+ = 454,1 +  = 486,54  (К).

2.3. Напор ступени изоэнтропического сжатия:

Нsст=Lст·ηcт = 32,6·0,917 = 29,898 (кДж/кг).

2.4. Степень повышения полного давления в ступени:

ст ==  = 1,249.

2.5. Аналогично провожу расчёты для всех последующих ступеней компрессора.

Результаты расчёта представлены в табл. 2.2 .

Таблица 2.2

Ступень

η'ст

Т*выхст

Т*вхст

Т*мвз

H'sст

π'стi

1

0,917

486,544

454,102

486,544

29,898

1,249

2

0,923

519,457

486,544

519,457

30,531

1,236

3

0,925

552,853

519,457

552,853

31,045

1,224

4

0,930

585,354

552,853

585,354

30,378

1,205

5

0,928

617,062

585,354

617,062

29,572

1,187

6

0,923

647,898

617,062

647,898

28,604

1,171

7

0,915

677,875

647,898

677,875

27,566

1,156

8

0,900

706,922

677,875

706,922

26,273

1,142

9

0,880

733,052

706,922

733,052

23,110

1,119

10

0,870

754,670

733,052

754,670

18,901

1,093

        

 k = ==-0,0096;

Уточнять велечины степеней повышения полного давления нет необходимости.

Кинематический расчет по среднему диаметру

(только для КНД)

Вход в рабочее колесо

2.6. Окружная скорость на среднем диаметре:

U1= =  = 321,52 (м/с),

где D1= Dср  из таблицы 3.2.

2.7. Коэффициент теоретического напора, отнесённый к окружной скорости на среднем диаметре:

Нт= =  = 0,291.

2.8. Закрутка потока на входе в рабочее колесо:

принимаю  для всех ступеней           ρк = 0,7;

с1u=(1-ρк-)·u1, = (1 – 0,7 - )·321,52 = 49,7().

2.9. Угол закрутки потока:

1 ==  = 74,6о.                       

2.10. Приведённая абсолютная скорость:

        а1кр=18,3= 18,3· = 310,56 (м/с);

   λс1= =  = 0,601 ;    qс1) = 0,812.

2.11. Площадь проходного сечения в среднем диаметре:

F1k ср= =  = 0,469 (м2);

2.12. Окружная составляющая относительной скорости:

w1u=u1-c1u = 321,52 – 49,7 = 271,822(м/с).

2.13. Угол входа потока в колесо в относительном движении:

β1 = arctg = arctg = 33,53 0

2.14. Полная температура в относительном движении:

Т1w*1*+ = 288 +  = 323,53 (К).

2.15. Приведённая скорость на входе в колесо в относительном движении:

w1кр=18,3 = 18,3* = 329,16 (м/с);

λ1w= =  = 0,99.

Дальнейший расчет свожу в табл. 2.3 .

Таблица 2.3

ст

U1срi

H'тi

ρк

с1ui

с1a

α1i

λ1i

q(λ1i)

Fкi

W1ui

β1i

T1wi

λ1wi

1

321,521

0,291

0,700

49,699

180,000

74,603

0,601

0,812

0,469

271,822

33,529

323,531

0,990

2

306,647

0,375

0,650

49,885

180,000

74,548

0,572

0,785

0,375

256,762

35,050

349,479

0,917

3

294,809

0,444

0,650

37,807

180,000

78,178

0,535

0,747

0,295

257,002

35,025

385,120

0,874

4

286,645

0,426

0,650

39,303

180,000

77,722

0,509

0,719

0,231

247,342

36,063

420,994

0,815

5

281,053

0,356

0,650

48,319

180,000

75,012

0,493

0,702

0,190

232,734

37,738

451,922

0,756

Выход из рабочего колеса

2.16. Окружная скорость:

U2= =  = 321,521 (м/с),

    где   D2=D2cp (из таблицы 3.2.).

2.17. Закрутка потока на выходе из колеса:

 c2u= =  = 143,2 (м/с).

2.18. Осевая скорость:

c= =  = 180 (м/с),

где c- скорость c на входе в следующую ступень.

2.19. Окружная составляющая скорости в относительном движении:

w2u=u2-c2u  = 321,5-143,2=178,307 (м/с).

2.20. Относительный угол выхода потока из рабочего колеса:

β2= arctg  = arctg  =45,29 0

2.21.Угол входа потока в направляющий аппарат:

     2= arctg  = arctg  = 51,52 0

2.22. Приведённая скорость на входе в НА:

 а2кр=18,3· = 18,3  = 326,29(м/с);

 λ2= =  = 0,705.

Аэродинамическое ограничение величины λ2≤0,8.

2.23. Угол поворота потока в рабочем колесе:

Δβ = β2 - β1 = 45,29-33,53=11,76 0.

2.24. Угол потока в направляющем аппарате:

Δ = 3-2 = 74,6-51,52=23,08 0,

          где 3=1 на входе в следующую ступень.

2.25. Дальнейший расчет свожу в табл. 2.4 .

Таблица 2.4

Ступень

U2срi

с2ui

с2a

W2ui

β2i

α2i

λ2i

q(λ2i)

∆β

b/t

∆α

1

321,521

143,214

180,000

178,307

45,294

51,519

0,705

0,896

11,764

0,800

23,084

2

306,647

164,768

180,000

141,879

51,781

47,554

0,710

0,899

16,731

1,500

26,994

3

294,809

168,559

180,000

126,250

54,982

46,904

0,681

0,879

19,958

1,700

31,274

4

286,645

161,349

180,000

125,297

55,187

48,152

0,640

0,846

19,123

1,700

29,570

5

281,053

148,418

180,000

132,635

53,642

50,519

0,598

0,809

15,904

1,200

24,493

3. РАСЧЕТ  ПАРАМЕТРОВ  ПОТОКА  НА  РАЗЛИЧНЫХ  РАДИУСАХ  ПРОТОЧНОЙ  ЧАСТИ  КОМПРЕССОРА (КНД)

3.1. Расчёт провожу для 1-й ступени.

Закрутка потока может задаваться в виде степенной зависимости:

c1u . r m = const;                         

тогда окружная составляющая абсолютной скорости определяется из соотношения:

c1u=, где r1= r1/ r1ср .

Т. к. в КНД целесообразно использовать промежуточные законы закрутки, то я выбираю показатель степени m равный 0,5:

 m=0,5

3.4. Далее приведен расчет втулки первой ступени:

1) Относительный радиус

 вт= =

2) Осевая составляющая абсолютной скорости потока на входе в РК, м/с

с1a =

3) Осевая составляющая абсолютной скорости потока на выходе из РК, м/с

 

4) Вспомогательные расчетные коэффициенты

А=,

В=

5) Окружная составляющая абсолютной скорости потока на входе в РК, м/с

6) Окружная составляющая абсолютной скорости за РК, м/с

7) Абсолютная скорость потока на входе в РК, м/с

8) Абсолютная скорость потока на выходе из РК ,м/с

9) Приведенная скорость потока на входе в РК

10) Приведенная скорость потока на выходе из РК

11) Статическое давление на входе в РК, кПа

12) Статическое давление на выходе из РК, кПа

13) Скорость звука на входе в РК, м/с

14) Скорость звука на выходе из РК, м/с

15) Окружная скорость на входе в РК, м/с

16) Окружная скорость на выходе из РК, м/с

17) Угол потока по относительной скорости на входе в РК, град

18) Угол потока по относительной скорости на выходе из РК, град

19) Угол отклонения потока в решетке РК, град

20) Относительная скорость на входе в РК, м/с

21) Относительная скорость на выходе из РК, м/с

22) Угол потока по абсолютной скорости на входе в РК, град

23) Угол потока по абсолютной скорости на выходе в РК, град

24) Число Маха на входе в РК

 

25) Число Маха на выходе из РК

26) Степень реактивности

 

27) Коэффициент расхода

 

28) Относительная закрутка потока на входе в РК

29) Коэффициент теоретического напора

 

3.3. Результаты расчёта представлены в табл. 3.1 .

3.4. По результатам расчета для данного закона закрутки строим графики W1,W1u,С2,W2,C2u,С1,С1a,С2a,W2u,С1u,b1,b221,r=f(r) (ПРИЛОЖЕНИЕ 1,2,3) и треугольники скоростей в трех сечений (ПРИЛОЖЕНИЕ 4).

Таблица 3.1

Ст

 

r'

C1a

C2a

A

B

C1u

C2u

C1

C2

λ1

π(λ1)

λ2

1

rвт

0,614

181,055

181,055

86,657

46,758

34,447

186,688

184,303

260,065

0,593

0,809

0,797

1

rср

0,807

180,000

180,000

86,657

46,758

38,526

154,387

184,077

237,140

0,593

0,810

0,727

1

rпер

1,000

179,046

179,046

86,657

46,758

39,899

133,414

183,438

223,286

0,591

0,811

0,684

 

          Продолжение Таблицы 3.1.

π(λ2)

P1·10^5

P2·10^5

a1зв

a2зв

U1

U2

β1

β2

∆β

W1

W2

rвт

0,676

0,820

0,940

330,067

337,985

244,690

244,690

40,755

72,274

31,519

277,458

190,119

rcp

0,724

0,820

1,007

330,093

341,341

321,521

321,521

32,475

47,147

14,672

335,390

245,629

rпер

0,752

0,821

1,046

330,164

343,205

398,353

398,353

26,555

34,068

7,513

400,683

319,765

                                      Продолжение 2 Таблицы 3.1.

α1

α2

Mw1

Mc2

ρк

C'1a

C'1u

H'т

W1a

W2a

W1u

W2u

rвт

79,268

44,145

0,841

0,769

0,548

0,563

0,107

0,797

181,055

181,055

210,243

58,001

rср

77,959

49,405

1,016

0,695

0,700

0,560

0,120

0,480

180,000

180,000

282,996

167,134

rпер

77,477

53,336

1,214

0,651

0,782

0,557

0,124

0,311

179,046

179,046

358,454

264,939

  

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проводимых расчётов я выбрал и рассчитал двухкаскадный компрессор с трансзвуковым КНД и дозвуковым КВД . КНД имеет 5 ступеней, первые две из которых трансзвуковые . В КВД 10 ступеней. Оба компрессора выполнены с постоянным втулочным диаметром.

Так же произведён расчет кинематики потока всех ступеней на среднем диаметре  и расчёт  1-й ступени по высоте лопатки.

Т. к. в КНД целесообразно использовать промежуточные законы закрутки, то я выбрал показатель степени m равный 0,5.

Итогом проделанной работы является чертеж рассчитанного компрессора.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

График П.1.: W1,W1u,С2,W2,C2u,С1,С1a,С2a,W2u,С1u=f(r) (1 ступень) 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

график П.2.: b1, 2, α2, α1=f(r) (1 ступень) 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

график П.3.:  =f(r) при закрутке  C1u*r =const (10 ступень)

ПТИЛОЖЕНИЕ 4

рисунок П.4.1.: треугольники скоростей во втулочном сечении (1 ступень)

рисунок П.4.2 : треугольники скоростей в среднем сечении (1 ступень)

рисунок П.4.3 : треугольники скоростей в периферийном сечении (1 ступень)

Список литературы

1. О. В. Комаров, Б. С. Ревзин. Газотурбинные двигатели судового типа для энергетических и газотранспортных установок. Учебное пособие. Екатеринбург, 2003.

2. Б. С. Ревзин, О. В. Комаров. Конвертированные авиационные двигатели, применяемые в газоперекачивающих и энергетических установках. Учебное пособие. Екатеринбург, 2004.

3. Газодинамический расчет осевого компрессора. Методические указания для студентов очной и очно-заочной формы обучения специальности 101400 – «Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели». Екатеринбург, 2005.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6759. Взаимодействие генов. Изменчивость 38.64 KB
  Взаимодействие генов. Изменчивость Взаимодействие генов. Признаки появляются в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой. Различают взаимодействие аллельных и неаллельных генов. Взаимодействие аллельных генов. Полное доминирование...
6760. Генеалогический метод исследования наследственности человека 38.62 KB
  Генеалогический метод исследования наследственности человека В настоящее время медицинская генетика располагает огромным количеством методов исследования, позволяющих решать подавляющее большинство практических и теоретических вопросов. Ряд из этих ...
6761. Наследственность и патология. Хромосомные болезни человека 30.53 KB
  Наследственность и патология. Хромосомные болезни человека Наследственные факторы могут принимать самое непосредственное участие в формировании патологических процессов. Наследственность может быть этиологическим фактором или играть роль в патогенез...
6762. Клинические синдромы при аномалиях аутосом 36.82 KB
  Клинические синдромы при аномалиях аутосом. Нарушения нервно-психического и физического развития особенно характерны для изменений, затрагивающих количество или структуру аутосомных хромосом. Среди них чаще всего встречаются трисомии, в первую очере...
6763. Клинические синдромы при аномалиях половых хромосом 35.75 KB
  Клинические синдромы при аномалиях половых хромосом. Синдром Шерешевского-Тернера. В 1925 году Н.А.Шерешевский описал сочетание низкого роста, кожной складки и нарушения полового развития. В 1938 году Н. Тернер дал полное описание этого заболевания,...
6764. Клинические синдромы при структурных аномалиях хромосом 29.24 KB
  Клинические синдромы при структурных аномалиях хромосом. Структурные аномалии хромосом обычно сопровождаются меньшим генным дисбалансом, чем полные трисомии, поэтому они описаны у живорожденных детей для всех типов аутосом. Клинически и цитогенетиче...
6765. Генные болезни человека. Нарушение обмена аминокислот и других соединительных тканей 45.96 KB
  Генные болезни человека Генные болезни - это разнообразная по клинической картине группа заболеваний, обусловленная мутациями единичных генов. Число известных в настоящее время моногенных наследственных заболеваний составляет около 4500. Встреч...
6766. Медико-генетическое консультирование 31.58 KB
  Медико-генетическое консультирование Медико-генетическое консультирование - это специализированная медицинская помощь населению, направленная на профилактику врожденной и наследственной патологии. Термин «медико-генетическая консультация» означ...
6767. Медицинская генетика. Сборник тестовых заданий 176.5 KB
  Сборник тестовых заданий по дисциплине Медицинская генетика представляет собой систематизированный материал для контроля знаний студентов специальностей 060109 Сестринское дело, 060102 Акушерское дело. В сборнике представлены тестовые задания...