Критическая скорость вращение ротора:

об/мин.

Осредненная величина диаметра вала по эмпирической формуле:

Втулочный диаметр рабочих колес 1-й, 2-й ступени:

м,

м.

Втулочное отношение для 1-й, 2-й ступени:

,

.

Диаметр расточки покрывающего диска первого колеса (для закрытых РК) выбираем в соответствии с условием минимума относительной скорости газа при входе в межлопаточные каналы:

где - коэффициент конфузорности во входном участке колеса.

- коэффициент изменения плотности, для первой ступени.

Диаметры расточки покрывающих дисков 1-й, 2-й ступени:

м,

м,

где .

Площадь входного сечения для всех рабочих колес для 1-й, 2-й ступени:

м,

м.

Коэффициент расхода на входе в РК 1-й, 2-й ступени:

Коэффициент изменения плотности для 1-й, 2-й ступени:

Скорость газа во входном сечении рабочего колеса для 1-й, 2-й ступени:

Температура газа во входном сечении колеса для 1-й, 2-й ступени:

Температура торможения для 1-й, 2-й ступени:

К,

К.

Плотность газа для 1-й, 2-й ступени:

,

.

Давление газа для 1-й, 2-й ступени:

Мпа

Мпа

Скорость потока газа при входе на лопатки РК для 1-й, 2-й ступени:

м/с,

м/с.

Диаметр входа на лопатки РК 1-й, 2-й ступени:

м,

м,

м.

Окружная скорость РК на диаметре входа на лопатки РК для 1-й, 2-й ступени:

м/с,

м/с.

Угол потока в относительном движении при входе на лопатки РК для 1-й, 2-й ступени:

,

.

Угла установки лопаток на входе в РК для 1-й, 2-й ступени:

,

.

Относительная скорость для 1-й, 2-й ступени:

м/с,

м/с.

Температура газа для 1-й, 2-й ступени:

Число Маха для 1-й, 2-й ступени:

Ширина лопаток РК для 1-й, 2-й ступени:

м

м

Абсолютная скорость газа на выходе из РК для 1-й, 2-й ступени:

м/с.

Температура газа на выходе из РК для 1-й, 2-й ступени:

Число Маха, подсчитанное по абсолютной скорости на выходе из РК для 1-й, 2-й ступени:

,

.

Давление газа на выходе из РК для 1-й, 2-й ступени:

Мпа,

Мпа.

Давление торможения на выходе из РК для 1-й, 2-й ступени:

Мпа,

Мпа.

Ширина РК на выходе для 1-й, 2-й ступени:

м,

м.

Угол наклона покрывающего диска РК для 1-й, 2-й ступени:

,

.

Политропный КПД рабочего колеса по полным параметрам для 1-й, 2-й ступени:

,

.

3.6 Расчет диффузоров

По углу потока в абсолютном движении α₂ можно судить о возможности применения того или иного типа диффузора. Величина α₂ = 18,442° говорит о том, что в ступенях можно применять лопаточный диффузор.

Диаметр входа в ЛД для 1-й, 2-й ступени:

м,

м.

где ( ) = 1,100 – для 1-й и 2-й ступени.

Ширина канала ЛД на входе для 1-й, 2-й ступени:

м,

м.

Ширина канала ЛД на выходе для 1-й, 2-й ступени:

м,

м.

Коэффициент диффузорности для 1-й, 2-й ступени:

.

.

Расчетный угол потока на входе в диффузор для 1-й, 2-й ступени:

,

.

Скорость газа для 1-й, 2-й ступени:

м/с,

м/с.

Температура газа для 1-й, 2-й ступени:

Плотность газа для 1-й, 2-й ступени:

Давление газа для 1-й, 2-й ступени:

Мпа,

Мпа.

Угол потока на выходе из диффузора для 1-й, 2-й ступени:

.

где B₃/t₃ = 2,200

Угол потока на выходе из диффузора для 1-й, 2-й ступени:

Диаметр выхода из БЛД для 1-й, 2-й ступени:

м,

м.

Коэффициент диффузорности в ЛД для 1-й, 2-й ступени:

,

.

Скорость газа на выходе из лопаточного диффузора:

м/с,

м/с.

Давление газа на выходе из диффузора для 1-й, 2-й ступени:

Мпа,

Мпа.

Температура газа на выходе из лопаточного диффузора для 1-й, 2-й ступени:

Плотность газа на выходе из лопаточного диффузора для 1-й, 2-й ступени:

Число Маха по скорости на выходе из диффузора для 1-й, 2-й ступени:

,

Давление торможения на выходе из диффузора для 1-й, 2-й ступени:

Мпа,

Мпа.

Число лопаток в лопаточном диффузоре для 1-й, 2-й ступени:

Принимаем z₃ = z₄ = 20

3.7. Расчет поворотного колена и обратного направляющего аппарата

Проектируемый нагнетатель имеет две ступени, поэтому расчет поворотного колена и обратного направляющего аппарата выполняем только для первой ступени.

Ширина канала на входе в ОНА:

м.

Отношение диаметров D5/D4 принимается, как правило, для большинства ЦКМ равным единице, т.е. D5 = D4.

Радиус выпуклой поверхности поворота Rs определяется на основе задаваемого отношения Rs/b4 = 1.

Наружный радиус поворота потока в ПК:

м.

Коэффициент, учитывающий потери момента количества движения в ПК:

Угол потока в абсолютном движении:

Угол установки лопаток на входе в ОНА выбирается на основании рассчитанного угла потока:

.

Отношение скоростей:

.

Абсолютная скорость:

м/с.

Температура газа:

где =

Задается отношение скоростей = С₆/С₅ = 1,05.

Скорость газа на выходном участке ОНА:

м/с.

Температура газа на выходном участке ОНА:

где = С₆/С₄ = 0,948

Давление газа на выходном участке ОНА:

Мпа.

Под диаметром D6 обычно понимают диаметр на выходном участке ОНА перед началом поворотного участка его в меридиональной плоскости:

м.

Число лопаток одноярусной решетки ОНА:

Принимаем z₅ = z₆ = 11

Коэффициент загромождения потока лопатками ОНА на входе в решетку:

.

Коэффициент загромождения потока лопатками ОНА на выходе из решетки:

.

Отношение скоростей на выходном участке ОНА:

.

Площадь входного сечения РК:

.

Политропный КПД:

.

Проверка политропного КПД для первой ступени ( ηп = 0,860) показывает, что расхождения с ранее принятым значением нет, т.е. расчеты ступени выполнены верно.

3.8 Расчет выходного устройства

В силу того что одним из требований к конструкции нагнетателя является ограничение радиальных габаритов, в качестве выходного устройства целесо­образно применить кольцевую сборную камеру. Сборная камера практически не увеличит осевые габариты машины, т.к. займет в осевом направлении рас­стояние, не превышающее осевого размера думмиса и концевого лабиринтного уплотнения. Кроме того, применение корпусов ЦБН в виде цилиндрической «бочки» ограничивает возможности применения улиток в качестве выходных устройств.

Поперечное сечение кольцевой сборной камеры выбираем прямоугольной формы. Такая форма сечения наиболее часто встречается в конструкциях ЦБН природного газа и является с точки зрения технологии изготовления и сборки наиболее предпочтительной.

Для расчета сборной камеры конструктивно задаемся отношением наруж­ного диаметра камеры к ее внутреннему диаметру D/D_вн , а затем рассчитываем отношение ширины камеры к ее высоте b_кlh_к. При заданном D_н/D_вн = 1,750 отношение b_кlh_к = 1,983, т.е. лежит в рекомендуемом диапазоне (0,8-1,6), а сборная камера удовлетворительно может быть размещена в корпу­се ЦБН.

Ширина входного сечения в сборную камеру:

м.

Радиусы закругления:

.

Наружный диаметр кольцевой сборной камеры:

м.

Внутренний диаметр сборной камеры:

м.

Высота сечения сборной камеры:

м.

Ширина сечения сборной камеры:

м.

Площадь выходного сечения сборной камеры:

м.

Температура газа на выходе из компрессора:

_где

Плотность газа на выходе из компрессора:

Давление газа на выходе из компрессора:

Мпа.