2

Федеральное агентство по образованию

Гоу впо «Уральский государственный технический университет – упи» Кафедра “Оборудование и эксплуатация газопроводов” проект осевого компрессора гтд

Курсовой проект

Пояснительная записка

10.14.000.000.021.П.З.

Руководитель

ст. преподаватель Гулина С.А.

Студент Поздеев Д.С.

Группа Т-35051 КТ

2008

СОДЕРЖАНИЕ

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ» 1

Кафедра “Оборудование и эксплуатация газопроводов” 1

Введение

Данный газодинамический расчёт предусматривает расчёт проточной части осевого компрессора.

Целью расчета является проектирование однокаскадного многоступенчатого осевого компрессора, рассчитанного на следующие рабочие параметры:

- частота вращения ротора n = 11500 об/мин;

- расход рабочего тела (воздуха) G = 20,612кг/с;

- полное давление и температура воздуха перед компрессором Р_вх^* =101,3 кПа и T_вх^* =288 К;

- параметры воздуха за компрессором Р_к^* =992,740 кПа и T_к^* =593 К;

- удельная работа сжатия в компрессоре L_К =308,058 кДж/кг;

- степень повышения давления воздуха в компрессоре _К = 10;

- коэффициент полезного действия компрессора η_К =0,88

Расчёт состоит из трех частей:

1. Выбор типа компрессора и предварительный расчет основных параметров

2. Расчет компрессора по среднему диаметру

3. Расчет параметров потока ступени на трех радиусах.

В первой части выбирается тип компрессора, КПД и схема проточной части, значения осевой скорости и степени реактивности на входе в каждую ступень, с целью спроектировать компрессор с заданными параметрами (дозвуковой, трансзвуковой). Далее производится предварительный расчёт основных параметров на входе в компрессор и на выходе из него. После этого распределяется теплоперепад по ступеням и определяется число ступеней компрессора. В конце первой части рассчитываются основные геометрические параметры, необходимые для построения меридионального сечения и строится сечение компрессора.

Во второй части производится термодинамический и кинематический расчёт компрессора. При этом уточняется изоэнтропический напор каждой ступени, КПД ступеней, степени сжатия ступеней, определяется температура и давление перед РК, НА и за каждой ступенью. При кинематическом расчёте уточняется площадь проходного сечения на входе в РК каждой ступени.

В третьей части производится расчёт параметров на различных радиусах ступени. Последним этапом является построение треугольников скоростей и изменение основных параметров по радиусу. В результате по полученным данным чертится компрессор..

В результате газодинамического расчета компрессора выбираются число и геометрические формы лопаток, обеспечивающих заданные параметры: расход, давление на выходе, к.п.д.

1. Выбор и расчёт основных параметров компрессора гтд.

На первом этапе расчета выбираются основные исходные параметры: скорости потока, относительные диаметральные размеры, коэффициенты потерь, определяется число ступеней компрессора и распределение напора по ступеням.

0. Приведенное значение осевой скорости на входе в РК первой ступени.

где м/с - осевая скорость на входе в первую ступень (дозвуковой компрессор).

0. Кольцевая площадь на входе в компрессор.

,

где m=0,0404- для воздуха;

- коэффициент, учитывающий неравномерность поля осевой скорости по высоте лопатки и влияние пограничного слоя (для первой ступени).

0. Приведенное значение осевой скорости.

где =125 м/с - осевая скорость на выходе из компрессора (для стационарных ГТД).

0. Кольцевая площадь на выходе из НА компрессора.

где - для последней ступени.

0. Относительный втулочный диаметр втулки на входе в компрессор.

Выбираю форму проточной части с постоянным внутренним диаметром ( ).

Принимаю относительный втулочный диаметр на выходе из компрессора .

Тогда ,

где .

0. Периферийный и втулочный диаметры входного и выходного сечений.

0. Высота лопатки последней ступени компрессора.

0. Окружная скорость на наружном диаметре первой ступени компрессора.

Для дозвукового компрессора =300-350 м/с.

Распределение напора по ступеням компрессора и уточнение числа ступеней.

0. Распределение напора по ступеням компрессора.

Таблица 1

Коэффициенты напора ступеней
1	2	3	Средние	z-2	z-1	z
0,17	0,25	0,25	0,3	0,29	0,28	0,24

0. Коэффициент затраченного напора компрессора.

.

0. Суммарный коэффициент затраченного напора в первых и последних ступенях.

.

0. Число средних ступеней.

;

принимаю .

0. Условное число ступеней.

0. Дополнительное число ступеней при .

принимаю .

0. Необходимое число ступеней.

.

Расчет и построение меридионального сечения проточной части компрессора.

Провожу предварительную оценку проточной части на входе в промежуточные ступени.

0. Площадь проточной части на входе в ступень.

,

где ;

, N – номер ступени.

,

где ;

0. Периферийный диаметр на входе в ступень.

0. Высота лопатки на входе в ступень.

Расчет для последующих ступеней свожу в таблицу 2.

Таблица 2

№ ступени	Fвх, м2		Dк, мм	h, мм
1	0,112		0,555	0,074
2	0,100		0,540	0,067
3	0,090		0,530	0,062
4	0,080		0,523	0,058
5	0,071		0,510	0,052
6	0,063		0,495	0,044
7	0,056		0,491	0,042
8	0,050		0,490	0,042
9	0,044		0,486	0,040
10	0,039		0,482	0,038
11	0,035		0,455	0,024
12	0,032	0,454		0,024

0. Ширина лопаточного венца у втулки.

Для первой ступени:

,

где -относительная ширина РЛ и НА (для всех ступеней одинаковая),

-удлинение рабочих лопаток.

Задаюсь удлинением рабочих лопаток для всех ступеней:

Параметр	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
(РЛ)	1,50	1,47	1,43	1,39	1,34	1,29	1,24	1,20	1,14	1,08	1,00
(НА)	1,65	1,61	1,57	1,52	1,47	1,41	1,36	1,32	1,25	1,18	1,10

0. Ширина венца лопаток НА компрессора у втулки.

Для первой ступени:

0. Осевые зазоры.

Для первой ступени:

0. Радиальный зазор.

Для первой ступени:

Расчет для остальных ступеней свожу в таблицу 3.

Таблица 3

N ступени	∆Sрл, мм	∆Sна, мм	Sвтна, мм	Sвтрл, мм	∆r, мм
1	0,0089	0,0073	0,0367	0,0445	0,0015
2	0,0082	0,0067	0,0337	0,0408	0,0013
3	0,0078	0,0064	0,0320	0,0388	0,0012
4	0,0075	0,0062	0,0311	0,0377	0,0012
5	0,0069	0,0057	0,0287	0,0347	0,0010
6	0,0062	0,0051	0,0255	0,0309	0,0009
7	0,0061	0,0051	0,0253	0,0306	0,0008
8	0,0063	0,0052	0,0258	0,0313	0,0008
9	0,0063	0,0052	0,0259	0,0314	0,0008
10	0,0063	0,0052	0,0259	0,0314	0,0008
11	0,0044	0,0036	0,0180	0,0218	0,0005
12	0,0039	0,0032	0,0162	0,0196	0,0005

Зная диаметры и предварительные высоты лопаток всех ступеней, вычерчиваю меридиональное сечение проточной части компрессора. Использую предварительный чертеж меридионального профиля проточной части компрессора, определяю геометрические размеры D_к, D_cp, и D_вт в контрольных сечениях (вход и выход из рабочих колес всех ступеней). В этих сечениях рассчитываю площади, ограничивающие проточную часть компрессора.

0. Площадь периферийного обода на входе в i-ю ступень.

- для первой ступени.

0. Площадь втулочного обода на входе в i-ю ступень.

- для всех ступеней одинаковая, т.к. .

0. Кольцевая площадь компрессора на входе в i-ю ступень.

- для первой ступени компрессора.

Зная диаметры проточной части компрессора на входе в каждую ступень, уточняю распределение коэффициентов затраченного напора по ступеням.

0. Относительный периферийный диаметр для i-ой ступени.

,

- для первой ступени.

0. Затраченный напор в i-ой ступени.

- для первой ступени.

0. Проверка условия .

, , - условие выполнено.

Результаты расчета проектируемого компрессора для всех ступеней представлены в таблице 4.

Параметр	1 ступень		2 ступень		3 ступень		4 ступень		5 ступень		6 ступень
	РЛ	НА	РЛ	НА	РЛ	НА	РЛ	НА	РЛ	НА	РЛ	НА
	1,50	1,65	1,47	1,61	1,43	1,57	1,43	1,52	1,34	1,47	1,29	1,41
	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9
h, мм	74,1	70,42	66,7	64,2	61,7	60	58,2	55	51,7	48	44,2	43,2
Sлп, мм	44,5	36,7	40,8	33,7	38,8	32	37,7	31,1	34,7	28,7	30,8	25,4
Δs, мм	8,9	7,3	8,2	6,7	7,8	6,4	7,5	6,2	6,9	5,7	6,2	5,1
Δr, мм	1,4	1,5	1,3	1,5	1,2	1,5	1,2	1,5	1	1,5	0,9	1,5
Dк, мм	554,8	547,4	540	535	530	526,5	523	516,5	510	502,5	495	493
Dвт, мм	407	407	407	407	407	407	407	407	407	407	407	407
Dср, мм	480,7	477	473,3	470,8	468,3	466,5	465	461,5	458,3	454,3	450,8	450
Fп, м2	0,242	0,235	0,229	0,225	0,221	0,218	0,215	0,209	0,204	0,198	0,192	0,191
Fвт, м2	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13
Fк, м2	0,112	0,105	0,099	0,095	0,091	0,088	0,085	0,080	0,074	0,068	0,063	0,061
	1,000		0,973		0,955		0,943		0,919		0,892
	0,170		0,250		0,250		0,322		0,322		0,322
Hzi	18,923		26,363		25,396		31,838		30,275		28,520
Параметр	7 ступень		8 ступень		9 ступень		10 ступень		11 ступень		12 ступень
	РЛ	НА	РЛ	НА	РЛ	НА	РЛ	НА	РЛ	НА	РЛ	НА
	1,24	1,36	1,20	1,32	1,14	1,25	1,08	1,18	1,02	1,11	1,00	1,10
	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9
h, мм	42,2	42	41,7	40,7	39,7	38,7	37,7	31,4	24,2	33,0	24	30
SРЛ, мм	30,6	25,3	31,3	25,8	31,4	25,9	31,2	25,9	21,4	17,6	19,2	15,8
Δs, мм	6,1	5,1	6,3	5,2	6,3	5,2	6,3	5,2	4,3	3,5	3,8	1,7
Δr, мм	0,8	1,5	0,8	1,5	0,8	1,5	0,7	1,5	0,5	1,5	0,5	1,5
Dк, мм	491	490,5	490	488	486	484	482	468,5	455	472,6	454,4	406,6
Dвт, мм	407	407	407	407	407	407	407	407	407	407	407	407
Dср, мм	449	448,5	448,3	447,3	446,3	445,3	444,3	437,5	430,8	439,6	430,5	406,5
Fп, м2	0,189	0,189	0,188	0,187	0,185	0,184	0,182	0,172	0,163	0,175	0,162	0,130
Fвт, м2	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13
Fк, м2	0,059	0,059	0,059	0,057	0,056	0,054	0,053	0,043	0,033	0,033	0,032	0
	0,885		0,883		0,876		0,869		0,820		0,819
	0,322		0,322		0,322		0,290		0,280		0,240
Hzi	28,061		27,947		27,493		24,365		20,963		17,925

Таблица 4.