Р асчет ступени центробежного компрессора
Целью расчета является определение основных размеров рабочего колеса и параметров потока газа на выходе из рабочего колеса.
И
сходными
данными для расчета является объемная
Q
или весовая производительность G;
начальное и конечное давление p1
и p2;
начальная температура газа T1;
термодинамическая характеристика газа
при нормальных условиях: R;
;
ρ
Рис.8. Продольный разрез колеса центробежного компрессора
Число оборотов вала компрессора n определяется типом приводного двигателя. Для привода компрессора применяются асинхронные и синхронные электродвигатели с рабочим числом оборотов до 3000 об/мин.
Предпочтительнее высокие числа оборотов, т.к. увеличение "n" приводит к получению более компактной машины. Иногда между электродвигателем и компрессором включают повышающую передачу. Удобным приводным двигателем является паровая турбина с n = 3500 об/мин и выше. В этом случае допускается большая свобода в выборе числа оборотов и агрегат, получается удобным с точки зрения регулирования производительности изменением "n".
Порядок расчета
1. Определение наружного диаметра колеса.
Окружная скорость газа u2 на выходе из колеса по условиям его прочности принимается u2 ≤ 300 м/сек. Приняв u2, находим D2 из формулы
,
где ω – окружная скорость,
где n – об/мин
2. Внутренний диаметр D1 выбирается в пределах
D1 = (0,48 – 0,62)D2
в среднем D1 = 0,5D2.
3. Задавшись диаметром Dст по конструктивным соображениям в зависимости от диаметра вала dв определяем скорость газа на входе в рабочее колесо.
.
4 . Скорость входа газа на лопатки c1 направлена по радиусу.
5. Окружная скорость газа на входе
.
6. Относительная скорость газа на входе
.
Л
опаточный
угол определяется из параллелограмма
скоростей.
Рис.9. Параллелограммы скоростей рабочего колеса с радиальным входом на лопасти
7. Определение с2u
Из формулы
.
Полагая вход на рабочие лопасти радиальным, т.е. при с1u = 0 следует:
.
Из параллелограмма скоростей на выходе
и так как абсолютная скорость с1 направлена, по радиусу
Для колес центробежного компрессора обычно принимают
Учитывая вышеизложенное, получим, обозначая левую часть уравнения (1) через B
или
, (2)
но в то же время величина B равна, согласно (1)
В ычислив величину В по известным p1, p2, T1, ηQ, cp по уравнению (2) определяется искомая скорость с2u
8. Связь c2u с выходными параметрами колеса выражается экспериментально-теоретической формулой Стодолы:
Количество рабочих лопастей (z) принимают в пределах от 6 до 32. Из этой формулы можно найти угол β2.
9. Ширина лопастей рабочего колеса на входе и выходе определяется по уравнению расхода
- во
входном сечении,
- -
в выходном сечении,
где Q1 и Q2 - объемная производительность по условиям всасывания и подачи, м3/сек;
μ1 и μ2 - коэффициент заполнения сечений активным потоком.
10. Конечная температура сжатия в рабочем колесе определяется с помощью зависимостей
или, если известен показатель политропы n
/
Примерно аналогичны и основы расчета диффузора ступени.