Газодинамічний розрахунок компресора

З теплового розрахунку двигуна отримані наступні дані:

G_B = 27,2 кг/с Т_н^* = Т₀^* = 288 К

p_к^* = 14 Р_н^* = Р₀^* = 1,033 кг/см² = 0,1033 МПа

δ_вх = 0,98 = 33273 кг·м/кг

h_ад.н = 0,86 L_к = 44222 кг·м/кг

Попередній розрахунок компресора

Приймаємо наступні вихідні дані для розрахунку першої ступені компресора:

а) відносний діаметр втулки на вході в колесо ;

б) осьова швидкість повітря на вході в колесо на зовнішньому радіусі С_гаср = 150 м/с;

в) окружна швидкість колеса на зовнішньому радіусі U_к = 300 м/с.

Параметри на вході і виході з компресора були визначені раніше:

Р₁ = 0,9 кг/см² = 0,090 МПа

Р₂ = 1,353 кг/см² = 0,135 Мпа

Р₂^* = 14,46 кг/см² = 1,446 МПа

Р₁^* = Р₀* · G_BХ = 0,1033 · 0,98 = 1,012 кг/см² = 0,1012 МПа

Швидкість звуку критична на виході з компресора:

(4.1)

Коефіцієнт швидкості:

(4.2)

при С_2а = 120 м/с

По λ_2а знаходимо q(λ_2а), використовуючи таблиці газодинамічних функцій [1]: q(λ_2а) = 0,515004.

Знаходимо площу кільцевого перетину на вході і виході з компресора:

(4.3)

(4.4)

Знаходимо зовнішній діаметр колеса:

(4.5)

Внутрішній діаметр втулки:

(4.6)

(4.7)

Відносний діаметр втулки на виході з компресора:

(4.8)

Висота лопаток на виході:

(4.9)

Рисунок 4.1 – Тракт компресора

Потужність, споживаєма компресором:

D_k1 = D_k2 = const

(4.10)

Число обертів вала компресора:

(4.11)

Розрахунок 1-ої ступені (по D_ср)

Рисунок 4.2 – Тракт 1-ої ступені компресора

Вихідні дані до розрахунку:

D_k = const; D_k1 = D_k4

задаємося ступенем підвищення тиску в ступені: π^*_ст =1,15; задаємося осьовою швидкістю: С_1а = 150 м/с.

Параметри на вході в ступені були розраховані раніше:

δ_вх = 0,98

Адіабатична робота стиску ступені:

(4.12)

Дійсна робота стиску ступені:

(4.13)

де - повний ККД ступені.

Підвищення температури в ступені:

(4.14)

Параметри на виході зі ступені:

(4.15)

(4.16)

Розраховуємо окружну швидкість на середньому радіусі:

(4.17)

де U_к = 300 м/с – окружна швидкість обертання колеса;

(4.18)

Коефіцієнт теоретичного напору:

(4.19)

де g = 9,8 м/с

Потрібна закрутка потоку в Р.К.:

(4.20)

Кінематика потоку на вході в Р.К.

Задаємося ступенем реактивності

Окружна складова абсолютної швидкості:

(4.21)

Окружна складова відносної швидкості:

(4.22)

Відносна швидкість:

(4.23)

Абсолютна швидкість:

(4.24)

; (4.25)

(4.26)

Кінематика потоку на вході в Р.К.:

Задаємося осьовою швидкістю =145 м/с

Окружна складова відносної швидкості:

(м/с) (4.27)

Відносна швидкість:

(4.28)

Окружна складова абсолютної швидкості:

(4.29)

Абсолютна швидкість:

(4.29)

; (4.30)

; (4.31)

Закрутка потоку в Р.К.:

(4.32)

Кінематика потоку на виході зі ступені:

Задаємося осьовою швидкістю: м/с;

(4.33)

Геометричні розміри на вході в Р.К.:

; ; .

Висота лопатки:

(4.34)

Геометричні параметри на виході зі ступені:

(4.35)

(4.36)

(4.37)

Тепер за таблицями газодинамічних функцій знаходимо: 0,643803

Теперь (4.38)

Відносний діаметр втулки компресора:

(4.39)

Внутрішній діаметр колеса ступені:

(4.40)

Висота лопатки:

(4.41)

Геометричні параметри Р.К. і Н.А.: з графіка на рис.5.5[1] по і визначаємо відповідно:

º при ;

º при .

Знаходимо співвідношення:

; (4.42)

. (4.43)

За співвідношеннями і графіком рис.5.6[1] визначаємо густину ґратки :

Відповідно: ; .

Задаємося подовженням робочих лопаток:

(4.44)

де .

Крок ґратки лопаток робочого колеса:

(4.45)

Кількість лопаток Р.К.:

(4.46)

де (4.47)

Приймаємо = 19 шт і уточнюємо значення кроку:

(4.48)

Задаємося подовженням лопаток Н.А.:

(4.49)

де

Крок гратки лопатки Н.А.:

(4.50)

Кількість лопаток Н.А.:

(4.51)

Приймаємо шт.

Тепер побудуємо сумісний план швидкостей I-ої ступені компресора (рис.4.3):

Рисунок 4.3 – План швидкостей I-ої ступені

Дата добавления: 2015-07-15