Розділ 3 розрахунок відцентрового компресора

3.1 Методика розрахунку

Параметри навколишнього середовища P, [МПа], Т,[К].

3.1.1 Тиск загальмованого потоку на вході у вхідний пристрій

, МПа

де МПа - опір повітряного фільтру.

3.1.2 Температура загальмованого потоку на вході

,К

3.1.3 Швидкість потоку на вході

, м/с

3.1.4 Температура повітря на вході

, К

де k - показник адіабати повітря, k = 1,4.

3.1.5 Тиск і щільність повітря

, МПа

, кг/м

3.1.6 Площа вхідного перетину вхідного патрубка

, м³

Діаметр ,мм

3.1.7 Площа перетину на вході в колесо

, м²

3.1.8 Швидкість повітря на вході в робоче колесо

, м/с

Оскільки щільність невідома, в першому наближенні приймемо .

3.1.9 Температура на вході в робоче колесо

, ⁰К

3.1.10 Втрати у вхідному патрубку

, Дж/кг,

де - коефіцієнт втрат вхідного патрубка

- для осьового;

- для криволінійного.

3.1.11 Показник політропи повітря у вхідному патрубку

3.1.12 Тиск на вході в колесо

, МПа

3.1.13 Щільність повітря

, кг/м³

Визначуваний відсоток помилки при допущенні , по формулі

Якщо помилка перевищує 5%, розрахунок з п.3.1.8. слід повторити з новим значенням щільності .

3.1.14 Адіабатна робота стиснення в компресорі

, кДж/кг

3.1.15 Окружна швидкість колеса на зовнішньому діаметрі

, м/с

де - напірний ККД залежить в основному від діаметру колеса D₂, =(1,15 1,35) - для компресора з безлопатковим дифузором, =(1,30 1,45) - з лопатковим дифузором.

У сучасних компресорах u₂ повинна бути 450 м/с.

3.1.16 Коефіцієнт витрати компресора

Оптимальне значення = 0,20,35, якщо значення відрізняється від оптимального, необхідно змінити швидкість або .

3.1.17 Основні розміри колеса

Діаметр втулки

, мм

Діаметр колеса на вході

, мм

Розрахунок параметрів проводити на середньому діаметри колеса. Для виконаних коліс:

,мм

Середній діаметр на вході в колесо

, мм.

Кількість лопаток

3.1.18 Частота обертання компресора

, хв ^-1.

Приймаємо рух потоку осьовим, тобто тоді

3.1.19 Меридіональна швидкість на вході в колесо

, м/с

де - коефіцієнт захаращування на вході в колесо, що враховує товщину лопаток . Без попереднього закручування потоку .

3.1.20 Окружна швидкість на середньому діаметрі

, м/с.

3.1.21 Кут входу потоку на середньому діаметрі

3.1.22 Кут установки лопатки

де - кут атаки, = 2 3⁰;

Оптимальне значення кута , при відмінності кута від оптимального, розрахунок необхідно уточнити за рахунок зміни швидкості або .

3.1.23 Відносна швидкість входу потоку

, м/с.

3.1.24 Число Махна на діаметрі D₁ у відносному русі

де , м/с

Щоб уникнути значного зменшення ККД має бути < 0,95, інакше необхідно змінити значення швидкостей u₁ або с_1m.

3.1.25 Втрати на вході в колесо

, Дж/кг,

де - коефіцієнт втрат, .

3.1.26 Втрати на поворот потоку і тертя в між лопаткових каналах робочого колеса

,Дж/кг,

де - коефіцієнт втрат,

Радіальна складова абсолютна швидкість на вході з колеса .

3.1.27 Втрати на тертя диска колеса об повітря і вентиляцію

, Дж/кг,

де - коефіцієнт дискових втрат,

3.1.28 Коефіцієнт зменшення теоретичного натиску

3.1.29 Температура повітря за колесом

, К

3.1.30 Показник політропи стиснення повітря в колесі

3.1.31 Тиск на виході з колеса

, Мапа

3.1.32 Щільність повітря

, кг/м³

3.1.33 Окружна складова абсолютної швидкості на вході

, м/с

3.1.34 Абсолютна швидкість на виході з колеса

, м/с

3.1.35 Окружна складова відносної швидкості на виході

, м/с

3.1.36 Відносна швидкість на виході з колеса

, м/с

Радіальна складова відносної швидкості на виході .

3.1.37 Кут виходу потоку з колеса у відносному русі

3.1.38 Кут виходу потоку з колеса в абсолютному русі

Оптимальне значення кута , якщо ця умова не виконується необхідно змінити значення швидкостей с_2r або с_2u.

3.1.39 Ширина колеса на вході

, мм

де к₂ – коефіцієнт захаращування на виході, що враховує товщину лопаток .

Відношення повинне бути в межах .

3.1.40 Температура загальмованого потоку на виході з колеса

, ⁰К

3.1.41 Геометричні розміри дифузорів

За узгодженням з керівником можна вибрати компресор з без лопатковим дифузором.

При використанні без лопаткового дифузора . У компресорах з лопатковим дифузором діаметр без лопаткової частини дифузора . Зовнішній діаметр лопаткової частини дифузора . Ширина без лопаткової частини дифузора . Ширина лопаткового дифузора .

3.1.42 Абсолютна швидкість на виході з без лопаткового дифузора в першому наближенні без урахування щільності

, м/с

3.1.43 Показник політропи стиснення

де - ККД без лопаткового дифузора, .

Температура на виході з без лопаткової частини дифузора

, ⁰К

3.1.44 Тиск на виході їх без частини лопатки дифузора

, Мапа

3.1.45 Щільність повітря

, кг/м³

3.1.46 Уточнене значення швидкості на виході з без лопаткового дифузора

, м/с

Відсоток помилки не повинен бути більше 5%, інакше с п. 3.1.42. необхідно провести перерахунок параметрів із значенням швидкості .

3.1.47 Кут лопатки дифузора на виході

,

де i₃ - кут атаки, .

3.1.48 Кут лопатки дифузора на виході

,

де - кут вигину профілю лопатки, .

3.1.49 Кількість лопаток дифузора

,шт.

3.1.50 Швидкість на виході з частини лопатки дифузора в першому наближенні

, м/с,

де - коефіцієнт захаращування на вході і виході з дифузора .

3.1.51 Показники політропи стиснення

,

де - ККД лопаточного дифузора, .

3.1.52 Температура на виході дифузора в першому наближенні

, ⁰К

3.1.53 Тиск на виході

, МПа

3.1.54 Щільність на виході

, кг/м³

3.1.55 Швидкість на виході з дифузора

м/с.

Визначається % помилки , якщо відсоток помилки більше 5% необхідно розрахунок, повторити с п. 3.1.50. із значенням швидкості .

3.1.56 Швидкість на виході з равлика

3.1.57 Показник політропи стиснення

де - ККД равлика

3.1.58 Температура на виході

, ⁰К

3.1.59 Тиск на виході

, МПа

Якщо набутого значення P_к менше потрібного, розрахунку необхідно уточнити до виконання умови.

3.1.60 Щільність повітря

, кг/м³

3.1.61 Площа перетину виходу з равлика

м²

3.1.62 Дійсний ступінь підвищення тиску в компресорі

3.1.63 Дійсна адіабатна робота стиснення

кДж/кг

3.1.64 Напірний ККД

- на початку розрахунку був прийнятий. Якщо помилка більше 10%, необхідно провести розрахунок компресора з новим значенням або змінити величину втрат в елементах компресора.

3.1.65 Адіабатний ККД компресора

Значення повинне бути не менше 0,70. Якщо умова по ККД не виконуються, необхідно повторити розрахунок компресора, зменшив втрати в проточній частині.

3.1.66 Потужність, що витрачається на привід компресора

кВт