1.Газодинамический расчет ступени осевого компрессора

Целью газодинамического расчета ступени компрессора является определение геометрических размеров ступени, кинематических параметров потока, построение планов скоростей и профиля лопаток в заданных сечениях по высоте лопатки. В курсовой работе и в курсовом проекте определение кинематических параметров потока производят в трех сечениях: у втулки (в корневом сечении лопаток), в среднем и периферийном (на конце лопаток) сечениях. Рассчитанные планы скоростей используют в дальнейшем для построения профиля лопаток.

Схема ступени, обозначения сечений и диаметральных размеров ОК показаны на рис.1.1.

Рис. 1.1. Схема ступени осевого компрессора

Исходными дан­ными для газодинами­ческого расчета ступени являются следующие величины:

- давление и температура затор­моженного потока на входе в компрессор;

- массовый расход воздуха через компрес­сор ;

- осевая состав­ляющая скорости возду­ха на входе в компрессор на среднем радиусе ;

- окружная скорость лопаток на периферии и у втулки РК компрессора;

- работа, сообщаемая воздуху в ступени, ;

- закрутка воздуха в лопатках на периферии и у втулки РК;

- диаметры РК на периферии и у втулки ;

- густота решетки у втулки .

Значения указанных величин необходимо выписать из газодинамического расчета двигателя.

1.1 Определение геометрических размеров ступени осевого компрессора

Площадь сечения на входе в первую ступень ОК определяют при газодинамическом расчете двигателя.

Средний диаметр ступени на входе в РК находят из выражения

.

Для определения площади сечения проточной части на выходе из ступени и из РК вычисляют параметры воздуха за рассчитываемой ступенью.

Температуру заторможенного потока воздуха за ступенью определяют из уравнения энергии для ступени компрессора

,

где - работа ступени компрессора, найденная при газодинамическом расчете двигателя из условия .

Давление за ступенью вычисляют по формуле

,

где - КПД ступени.

В расчете принимают .

Степень повышения давления воздуха в ступени определяют по выражению

.

Давление воздуха за РК находят из равенства

,

где - коэффициент восстановления полного давления в НА ступени: .

Осевую составляющую скорости воздуха на выходе из НА ступени в расчете принимают равной или на 5-10м/с меньше скорости воздуха на входе в ступень (на среднем радиусе), т.е.

; .

Для расчета площади сечения проточной части на выходе из НА определяют приведенную скорость по формуле.

и относительной плотности тока по таблицам ГДФ или по формуле

.

Площадь сечения на выходе из НА определяют из уравнения расхода

.

Один из диаметров - или - назначают в зависимости от формы проточной части компрессора, принятой в газодинамическом расчете двигателя. Например, при принимают и определяют диаметр втулочного сечения по формуле

.

Если , то принимают и определяют :

.

По найденным значениям диаметров вычерчивают в масштабе 1:1 проточную часть ступени. Может оказаться, что для получения более плавной формы проточной части потребуется немного изменить какой-либо диаметр. Тогда сохраняя расчетное значение площади сечения, вычисляют новое значение другого диаметра.

Площадь сечения и диаметры и на выходе из РК определяют по выполненному в масштабе чертежу проточной части ступени. Приближенно . Назначая один из диаметров - или - определяют по известной площади другой диаметр. После расчета планов скоростей эти размеры уточняют, вычислив последовательно:

; ;

.

Если полученное значение площади значительно (более чем на 10 %) отличается от принятого по приближенной формуле и не дает плавных очертаний проточной части ступени, следует в расчете плана скоростей уточнить (назначить другое) значение осевой скорости воздуха на выходе из РК.