3.3 Расчет основных параметров нагнетателя

Конструкции рабочих колес нагнетателя приняты закрытого типа с покрывающим диском, который крепится к лопаткам рабочего диска с помощью ручной электродуговой сварки. Лопатки фрезеруются в теле рабочего диска. Толщина лопаток такой конструкции может быть принята δ₂ = 0,010 м. Лабиринтные уплотнения на покрывающем диске принимаются ступенчатыми, при этом коэффициент расхода в уплотнительном узле задается μл = 0,7.

Предварительно задаемся значением политропного КПД компрессора ηпк=0,86. С учетом заданного политропного КПД вычисляется число политропы сжатия ступеней и компрессора .

Предварительно задаемся параметрами РК, определяющими количество ступеней, а именно углами βл2 =22,5 град. , числом лопаток z2=9 шт., окружными скоростями U₂=240 м/с. Необходимо предварительно задаться также суммарным коэффициентом потерь на протечки и дисковое трение (1+βпр+βтр)= 1,100.

Число ступеней неохлаждаемого компрессора (секции) зависит от выбора величины окружной скорости рабочих колес. Окружная скорость U2ср задается с учетом способа изготовления рабочих колес, от которого зависят их прочностные характеристики. Задаемся окружной скоростью для стальных клепанных колес закрытого типа с Z –образными лопатками U2ср=240 м/с. Полученное число ступеней X'=1,816 округляем до ближайшего целого Х=2.

При MU2 < 0,6 считается, что течение газа в проточной части автомодельно по этому критерию динамического подобия, т.е. можно не учитывать зависимость параметров ηп и ψТ2 от числа MU2 и показателя адиабаты сжимаемого газа.

Расчет основных параметров нагнетателя для выбранного варианта № 1 с βл2=22,5 °, представлен в таблице 3.2.

3.4 Расчета параметров на срезе нагнетательного патрубка

Определяем на основе заданного КПД η_пк = 0,86. Скорость газа на срезе нагнетательного патрубка определяем из условия, что диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков нагнетателя одинаковы.

Конечная температура газа в нагнетательном патрубке компрессора:

К.

Плотность газа в конечном сечении:

.

Скорость на срезе нагнетательного патрубка:

м/с.

Параметры торможения на срезе нагнетательного патрубка ЦКМ:

- температура, К:

К.

- давление, Па:

Мпа.

3.5 Расчет рабочих колес

По итогам расчета основных параметров нагнетателя получено, что количе­ство ступеней нагнетателя равно двум. Геометрические параметры рабочих ко­лес (βл2₂, Z2, D_2, U2, ) были выбраны в предыдущем расчете, оставляем их без измене­ний.

Для центробежных нагнетателей природного газа с газотурбинным приво­дом целесообразно роторы выполнять «жесткими» в связи с тем, что в условиях эксплуатации частота вращения может меняться в широких пределах, а это не­благоприятно сказывается на виброустойчивости «гибких» роторов.

Принимаем запас до первой критической частоты вращения 40 %, т.е. ра­бочая частота п = 0,6 • п_кр1.

По определенной осредненной величине диаметра вала вы­бираем втулочные диаметры РК. Обычно роторы нагнетателей природного газа выполняются без насадных втулок. Тогда, приняв для первой ступени D_вт = d_в, для второй ступени необходимо увеличить втулочный диаметр ориентировочно на 0,03 м.

Для определения коэффициента расхода проводится итера­ционный расчет. Для обеспечения требуемой точности достаточно двух итераций. В столбце «Способ определения» приведен подроб­ный расчет только первого приближения, второе приближение рассчитывается аналогично.