3.2. Газодинамический расчет диффузора
3.2.1. Щелевой диффузор. Основные размеры щелевого диффузора и параметры потока на выходе из него.
1. Диаметр на выходе из щелевого диффузора
(чем
больше скорость на выходе из рабочего
колеса
,
тем больше величина щелевого зазора
).
2. Скорость на выходе из щелевого диффузора
.
3. Температура за щелевым диффузором
.
4. Давление за щелевым диффузором.
,
где
значение показателя политропы процесса
сжатия воздуха в щелевом диффузоре
принимается в пределах
,
причем большие значения
относятся к диффузорам с большими
отношениями
.
5. Число
на выходе из щелевого диффузора
.
3.2.2. Лопаточный диффузор. Геометрические характеристики и параметры воздуха на выходе из лопаточного диффузора.
1. Угол выхода потока из лопаточного диффузора
.
2.
Отношение диаметров
принимается
в пределах
(большие значения относятся к большим
скоростям
).
3. Скорость и температура на выходе из лопаточного диффузора определяется совместным решением системы уравнений
;
,
где
показатель процесса сжатия в лопаточном
диффузоре
.
Решение системы возможно методом
последовательных приближений и
графически.
Графическое решение системы проводится следующим образом:
задаваясь
рядом значений
(6-8
значений), определяется величина скорости
из двух уравнений, затем в масштабе
строятся графические зависимости
первого и второго уравнений, точка
пересечения которых является решением
системы.
Давление воздуха на выходе из диффузора
.
3.3. Расчет выходного устройства
Задаваясь
скоростью на выходе из компрессора в
пределах
и принимая значения политропы сжатия
в выходных патрубках
,
определяются:
- температура
;
;
- давление
;
;
- плотность воздуха
;
- суммарная площадь на выходе
;
- эффективная работа сжатия
;
- коэффициент полезного действия компрессора
.
3.4. Профилирование элементов центробежного компрессора
3.4.1. Вращающийся направляющий аппарат (ВНА)
На рис. 3.5 изображена схема ВНА с лопатками, изогнутыми по дуге окружности.
|
Рис. 3.5. Схема вращающегося направляющего аппарата |
При определении геометрических параметров ВНА рассчитываются следующие величины:
1. Шаг решетки ВНА
где
.
2. Хорда лопатки
,
где
определяется по графику на рис. 2.4 по
углам
;
.
3. Конструктивные углы
;
;
где
.
4. Толщина лопатки рабочего колеса
.
Радиус средней линии и угол изгиба определяются как
;
.
3.4.2. Меридиональное сечение рабочего колеса
На рис. 3.6 изображена схема меридионального сечения и приведены основные характерные размеры меридионального сечения рабочего колеса центробежного компрессора.
|
Рис. 3.6. Меридиональное сечение рабочего колеса центробежного компрессора |
.
Ширина вращающегося направляющего аппарата определена в п. 3.1.1.
.
Ширина рабочего колеса центробежного компрессора выбирается в пределах
.
В расчетах можно принимать наружный диаметр на входе во ВНА приблизительно равным наружному диаметру на входе в рабочее колесо
.
Втулочный диаметр рабочего колеса выбирается по втулочному диаметру направляющего аппарата в пределах
.
Расстояние
определяется по наружному диаметру
входа в рабочее колесо и втулочному
отношению (
и
):
.
По
полученным точкам
,
соединенным лекальной кривой, получаем
внутреннюю поверхность меридионального
сечения. Внешняя поверхность меридионального
сечения получается соединением плавной
линией точек
и
таким образом, чтобы межлопаточный
канал имел плавную сужающуюся форму.
3.4.3. Щелевой и лопаточный диффузоры
|
Рис. 3.7. Схема лопаточного диффузора, лопатки которого изогнуты по дугам окружности |
Число
лопаток диффузора выбирается в пределах
.
Обычно число лопаток диффузора выбирается
не кратным числу лопаток рабочего
колеса.
После выбора параметров диффузора и числа лопаток вычерчивается средняя линия лопатки диффузора в кольцевом канале компрессора, как изображено на рис. 3.7.
Радиус средней линии лопатки диффузора определяется по формуле:
,
где радиус окружности центров дуг лопаток равен
,
а
внутренний
радиус лопаточного диффузора.
После выбора параметров диффузора, числа лопаток и их профилирования проверяется средний угол уширения межлопаточных каналов диффузора
,
где
длина
оси канала диффузора.