Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный авиационный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Теор ЛМ метод ДЗ.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.05.2025

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

Визначення параметрів у вхідному пристрої

Вхідні пристрої бувають з вхідним направляючим апаратом (ВНА) та без нього. При наявності ВНА здійснюється закрутка потоку газу в напрямку обертання робочого колеса (с₁_u > 0), а при його відсутності – закрутки немає (с₁_u = 0). Наявність закрутки призводить до зменшення відносної швидкості w₁на вході в робоче колесо (РК), проте це дещо зменшує роботу, яка підводиться до РК.

Задавшись коефіцієнтом витрат , у межах 0,25–0,35 визначаємо осьову складову абсолютної швидкості с₁_а(при відсутності закрутки с₁_а= с₁) за формулою с₁_а= ₁u₂, де u₂ – колова швидкість на виході із РК, величина якої визначається з з

Рис. 5. Схема ступеня відцентрового компресора: 1 – вхідний направляючий апарат; 2 – робоче колесо; 3 – латний дифузор; 4 – радіальні лопатки; 5 – лопатки , загнуті в напрямку протилежному напрямку обертання.

алежності:

де L^*_s_к– адіабатична робота компресора; k, R – показник адіабати та газова стала; – степінь підвищення тиску; _s– коефіцієнт навантаження, величина якого вибирається в межах 0,68–0,72. Величини k і R знаходять із табл. 2 і 3.

У разі, коли тиск на вході в ВЦК р_п перевищує 3,0 МПа, величини k та R значно залежать від величини тиску і температури. Для повітря та метану ці залежності наведені в табл. 4 та 5.

Таблиця 4

Фізичні параметри метану

Абсолютний тиск, р_абс, МПа	Т = 250 К			Т = 300 К			Т = 350 К
Абсолютний тиск, р_абс, МПа	с_р,	k		с_р,	k		с_р,	k	
0.1	2.23	1.32	1	2.29	1.31	1	2.41	1	1.29
5	2.85	1.38	0.83	2.57	1.35	0.94	2.57	0.93	1.32
10	4.17	1.74	0.68	3.02	1.48	0.85	2.81	0.92	1.40
15	4.54	2.67	0.64	3039	1.75	0.82	3.02	0.91	1.54

Таблиця 5

Фізичні параметри повітря

Абсолютний тиск, р_абс, МПа	Т = 250 К			Т = 350 К			Т = 450 К
Абсолютний тиск, р_абс, МПа	с_р,	k		с_р,	k		с_р,	k	
0.1	1.05	1.41	1.00	1.05	1.41	1.0	1.06	1.40	1.00
2.5	1.09	1.43	0.97	1.06	1.42	1.005	1.07	1.41	1.01
5.0	1.17	1.47	1.01	1.07	1.45	1.008	1.08	1.43	1.02
10.0	1.42	1.56	1.02	1.08	1.59	1.01	1.13	1.48	1.03

Одержане значення u₂ необхідно оцінити з точки зору міцності. У РК з прямолінійними лопатками допускається u₂ = 400–500 м/с, з криволінійними – 250–350 м/с.

У разі, коли одержану величину u₂ неможливо реалізувати, потрібно застосовувати багатоступінчатий компресор. Величина степеня підвищення тиску в одному ступені ^*_ск визначається за формулою: , де z - число ступенів. Величину числа ступенів визначають методом послідовних розрахунків: спочатку приймають z = 2 і визначають величину u₂ при роботі L^*_s_к/2 і якщо вона більша за вказані межі приймають z = 3 і т.д.

Після цього визначають абсолютну , критичну та зведені ₁ = с₁/с_1кр, _1а = с_1а/с_1кр швидкості на вході в РК. Оскільки обмеження, які визначають застосування закрутки, будуть визначені далі, то спочатку розрахунки ведуть при умові відсутності закрутки (с₁_u = 0), тому ₁ = _1а.

Втрати тиску у вхідному пристрої _вхскладаються з втрат у вхідному патрубку, які враховуються коефіцієнтом _вп та втрат тиску у ВНА, які враховуються коефіцієнтом _вна.Обидва коефіцієнти визначаються за формулами:

, ,

де _вп– коефіцієнт гідравлічних втрат у вхідному пристрої, який приймається в межах 0,03–0,05; _вна– коефіцієнт гідравлічних втрат у ВНА, який буде визначено далі. При відсутності ВНА _вна = 1, тому _вх = _вп.

При наявності втрат тиску, витрати газу зменшуються. Це зменшення враховується коефіцієнтом _вх,який визначається за формулою:

Далі визначаємо площу F₁ на вході в РК, та його зовнішній D₁, середнійD_серта втулочний D_вт діаметри:

, , , ,

де , .

Величину відносного діаметра втулки вибирають у межах 0,4–0,55.

Параметри незагальмованого потоку на вході в РК:

, .

Визначення параметрів робочого колеса

Тип РК визначається величиною конструктивного кута виходу газу _л2. Застосовуються РК з радіальними лопатками (_л2 = 90), з лопатками загнутими в напрямку обертання (_л2 > 90), які дозволяють одержувати дещо більші значення ^*_с.к, проте ККД ступеня з таким РК нижчий ніж у ступеня з прямими лопатками. Якщо лопатки загнуті в напрямку, протилежному напрямку обертання (_л2 < 90), то це призведе до зменшення ^*_с.к і підвищення ККД ступеня в порівнянні зі ступенем з прямими лопатками.

У випадку, коли задана частота обертання n (об/хв), величину колової швидкості u₁ на вході в РК визначають за формулою u₁ = 3,14D₁n/60, а якщо ні – то за формулою u₁ = u₂(D₁/D₂), де u₂ – прийняте вище значення колової швидкості. Відношення діаметрів D₁/D₂ вибирається в межах 0,62–0,68.

Визначивши відносну швидкість , знаходимо зведену відносну швидкість Якщо то ступінь проектується без ВНА. У такому разі с₁ = с_1а. Коли , необхідна закрутка, величина якої визначається за формулою: с₁ = u₂₁_u.

Величину ₁_uприймають у межах 0,15–0,2. Потім визначають і уточнюють розрахунки вхідного пристрою.

Після цього визначають кути ₁, ₁, складові швидкостей с₁_u та w₁_uза формулами:

₁ = arcsin(c_1a/w₁), ₁ = arcsin(c_1a/c₁), w₁_u = w₁cos₁, c₁_u = c₁cos₁

і будують трикутник швидкостей на вході в РК (рис.6).

Рис. 6. Трикутник швидкостей на вході у відцентровий компресор

Роботу, яку необхідно підвести до РК, L_с.к знаходимо із залежності:

L_с.к = L^*_s_ск/^*_с.к – L_r_д,

де L^*_s_с.к = kRТ^*_п(_с.к^*(^k^–1)/^k –1)/(k – 1); ⁰_s_с.к – ККД ступеня, який приймають у межах 0,63–0,66.

Далі знаходять параметри газу за РК, тиск р^*_к та температуру Т^*_к за формулами:

, .

Якщо задана частота обертання n, то величину діаметра РК на виході D₂ знаходять за формулою D₂ = 60u₂/(3,14n).

Після цього необхідно визначити, чи знаходяться величина D₁/D₂ в межах 0,62–0,68. Якщо ні – то необхідно уточнити величину D₁шляхом змінення величини відносного діаметра d₀. Якщо величина n не задана, D₂ визначається із залежності D₂ = D₁/(0,62–0,68).

Прийнявши c₂_r = c₁_аі визначивши с₂_u = (L_с.к + c₁_uu₁)/u₂, знахо-димо абсолютну , критичну і зведену ₂ = c₂/c_2кр, ₂_r = c₂_r/c_2кр швидкості на виході із робочого колеса. Якщо ₂ > 1,2, то розрахунки потрібно повторити при зменшеній величині и₂.

Визначивши конструктивні кути установки лопаток _1л та _2л за формулами: _1л = arctg(c_1a/u₁) (у випадку без закрутки потоку на вході) або _1л = arctg(c_1a/(u₁ – c₁_u)) (у випадку наявності закрутки) _2л = arctgc₂_r/(u₂ – c₂_u). Якщо _2л = 90, то лопатки прямі; якщо _2л > 90, то загнуті в напрямку, протилежному напрямку обертання, а якщо _2л < 90, то лопатки загнуті у напрямку обертання. Після цього визначаємо число лопаток РК z_рк.