Расчет осевого усилия КНД и вентилятора…..…243 6 страница

Определение политропных КПД ступеней по полным параметрам

Величина	Ед. измерения	Итерации
	-	0,805	0,805
	-	0,745	0,745
	-	0,712	0,712
	-	0,035	0,035
	-	0,033	0,033
	-	0,030	0,030
	-	0,044	0,044
	-	0,045	0,045
	-	0,042	0,042
	-	0,916	0,916
	-	0,911	0,911
	-	0,920	0,920
	-	440363,793	440363,793
	-	280681,632	280681,632
	-	208676,472	208676,472
	-	0,757	0,757
	-	0,563	0,563
	-	0,680	0,680
	-	0,887	0,887
	-	0,833	0,833
	-	0,879	0,879

3. Расчет компрессора низкого давления

3.1. Предварительный поступенчатый расчет компрессора на среднем радиусе

Расчет проточной части на среднем радиусе включает в себя предварительный расчет параметров потока газа по ступеням, длины лопаток и густоты решеток по ступеням на среднем радиусе.

При выборе величин напоров, осевой скорости и по ступеням используют результаты вариантного расчета. Для средних ступеней компрессора напор принимается равным напору условной промежуточной ступени. Аналогичным образом выбирают величины КПД по ступеням. При распределении скоростей принимаем, что не изменяется для основной группы ступеней, а снижается только на последних ступенях так, чтобы падение скорости в пределах одной ступени было не больше 10-15 м/с.

В таблице 3.1 приведен расчет варианта проточной части на среднем радиусе для компрессора низкого давления с массовым расходом 39,4 кг/с и отношением давлений . Рассматривается вариант с

Рассмотрим подробный расчет для первой ступени.

Из п.2.3. для первой ступени:

; ; .

Величину найдем по формуле

(3.1)

Перепад температур найдем по формуле

(3.2)

Изменение температуры определим по формуле

(3.3)

Температуру второй и последующих ступеней находим по формуле

(3.4)

Температура торможения , из п.2.3.

Температуру по статическим параметрам найдем по формуле

(3.5)

Величину напора найдем по формуле

(3.6)

Отношение давлений по ступеням определим по формуле

(3.7)

Давление торможения второй и последующих ступеней найдем по формуле

(3.8)

Давление торможения первой ступени , из п.2.3.

Давление найдем по формуле

(3.9)

Плотность определим по формуле

(3.10)

Относительный диаметр определим по формуле

(3.11)

Коэффициент расхода определим по формуле

(3.12)

Коэффициент напора найдем по формуле

(3.13)

Найдем отношение

(3.14)

Густоту решетки первой ступени принимаем .

3.2. Расчет кинематики потока на среднем радиусе

Расчет проводят на основе выбранных в предыдущем разделе геометрических соотношений решеток.

Результаты расчета кинематики потока КНД на среднем радиусе приведены в таблице 3.2.

Рассмотрим подробно расчет кинематики потока первой ступени КНД.

Из п.2.3 и п.3.1. для первой ступени:

; ; ; .

Величину найдем по формуле

(3.15)

Закрутку потока перед первой ступенью , найдем по формуле

(3.16)

Закрутку потока за рабочим колесом , найдем по формуле

(3.17)

Относительную скорость перед рабочим колесом , найдем по формуле

(3.18)

Относительную скорость за рабочим колесом , найдем по формуле

(3.19)

Абсолютную скорость на среднем радиусе , определим по формуле

(3.20)

Угол потока , найдем по формуле

(3.21)

Угол потока , найдем по формуле

(3.22)

Угол входа потока , определим по формуле

(3.23)

Угол выхода потока , определим по формуле

(3.24)

При выполнении расчета необходимо контролировать угол отклонения потока в решетке, который не должен превышать . Также необходимо контролировать .

Найдем угол отклонения потока по формуле

(3.25)

Относительную скорость , определим по формуле

(3.26)

Коэффициент относительной скорости на входе на среднем радиусе , найдем по формуле

(3.27)

3.3. Уточненный поступенчатый расчет КНД на среднем радиусе

Целью расчета является определение окончательных расчетных значений газодинамических, термодинамических и конструктивных параметров КНД на среднем радиусе

Расчет проводится в две итерации: на первой итерации задаемся относительным удлинением лопаток l/B и определяем число лопаток каждой ступени; на второй итерации рассчитываем l/B по определенному числу лопаток и в конце расчета определяем значения наружного и втулочного диаметров РК каждой ступени КНД.

Результаты расчета представлены в таблице 3.3.

Приведем пример расчета параметров первой ступени.

Из расчетов в п.2.3.3. и п.3.1. известны следующие данные:

; ; ; ; .

Величину угла , определим по формуле

(3.28)

Величину хорды , найдем по формуле

(3.29)

Отношение шага лопаток к длине для первой ступени , определим по формуле

(3.30)

Коэффициент подъемной силы , найдем по формуле

(3.31)

Коэффициент профильного сопротивления из рекомендаций [1, с.47].

Коэффициент определим по формуле

(3.32)

Если , то принимаем 1,9.

Коэффициент найдем по формуле

(3.33)

Коэффициент найдем по формуле

(3.34)

Коэффициент сопротивления определим по формуле

(3.35)

Коэффициент скольжения найдем по формуле

(3.36)

Коэффициент полезного действия , найдем по формуле

(3.37)

Число Рейнольдса , найдем по формуле

(3.38)

КПД по статическим параметрам найдем по формуле

(3.39)

Напор , определим по формуле

(3.40)

Параметр , определим по формуле

(3.41)

Перепад температур по параметрам торможения, определим по формуле

(3.42)

Перепад температур , определим по формуле

(3.43)

Температуру по параметрам торможения второй и последующих ступеней, определим по формуле

(3.44)

Температура на входе первой ступени известна из предыдущих расчетов

Температуру потока при входе в колесо первой ступени , определим по формуле

(3.45)

Температуру потока при входе в колесо второй и последующих ступеней , определим по формуле

(3.46)

Отношение давлений , найдем по формуле

(3.47)

Полное давление на входе в первую ступень из предыдущих расчетов

Полное давление на входе во вторую и последующие ступени определяем по формуле

(3.48)

Статическое давление на входе в первую ступень , определим по формуле

(3.49)

Плотность газа на входе в первую ступень , найдем по формуле

(3.50)

Коэффициент учитывает отличие реального профиля осевых скоростей от принятого из-за наличия пограничного слоя, и его величину выбирают в следующих пределах:

для первых ступеней;

для средних ступеней;

для последних ступеней.

Находим уточненные длины лопаток , по формуле

(3.51)

Найдем шаг лопаток по формуле

(3.52)

Число лопаток , найдем по формуле

(3.53)

Затем по полученному числу лопаток пересчитываем величины.

Хорду лопатки находим по формуле

(3.54)

Пересчитываем относительную длину лопатки по формуле

(3.55)

Используя формулы, приведенные выше, пересчитываем параметры по уточненной длине лопатки:

Наружный диаметр , определим по формуле

(3.56)

Втулочный диаметр , определим по формуле

(3.57)

3.4. Расчет ступеней КНД по сечениям

Целью расчета является определение кинематических параметров ступеней КНД в 11 сечениях по высоте лопатки для построения профиля лопатки в меридиональной плоскости.

Для первой ступени КНД принимается следующий закон изменения закрутки потока по высоте:

.

где .

Для последней ступени и промежуточной ступеней КНД принимается следующий закон изменения закрутки потока по высоте:

.

Результаты расчета первой, второй, третьей, и последней ступеней КНД представлены в таблицах 3.4-3.7.

Рассмотрим подробный расчет первой ступени в 11 сечениях.

Исходные данные для расчета, известные из п.3.1-3.3: ; ; ; ; ; ; ; ; .

Пример расчета приведен для первого сечения первой ступени КНД.

Текущий относительный радиус ,определим по формуле

(3.58)

Окружную скорость на текущем радиусе , найдем по формуле

(3.59)

Для расчета поля скоростей при степенном характере изменения закрутки по радиусу, произведем расчет по формулам

Осевую составляющую скорости потока на текущем радиусе на входе в колесо, найдем по формуле

(3.62)

Осевую составляющую скорости потока на текущем радиусе на выходе из колеса, найдем по формуле

(3.63)

Среднюю осевую составляющую скорости потока на текущем радиусе , найдем по формуле

(3.64)

Величину определим по формуле

(3.65)

Величину средней закрутки на входе в колесо , определим по формуле

(3.66)

Величину средней закрутки на выходе из колеса , определим по формуле

(3.67)

Величину средней закрутки найдем по формуле

(3.68)

Величину средней закрутки на текущем радиусе , найдем по формуле

(3.69)

Изменение закрутки , определим по формуле

(3.70)

Величину закрутки на текущем радиусе на входе в колесо , найдем по формуле

(3.71)

Величину закрутки на текущем радиусе на выходе из колеса , найдем по формуле

(3.72)

Относительную составляющую скорости на входе в колесо , найдем по формуле

(3.73)

Относительную составляющую скорости на входе в колесо , найдем по формуле

(3.74)

Дата добавления: 2015-10-24