6.2. Расчет выходного устройства.
В качестве выходного устройства выбрана свернутая набок и внутрь улитка с постоянным наружным диаметром.
Расчет конструктивных параметров выполняется относительно следующих данных оптимизации третьей ступени компрессора:
абсолютное значение
наружного диаметра рабочего колеса (
)
– 177 мм;
относительный
наружный диаметр диффузора (
)
-1,45;
относительная
высота канала на входе в улитку (
)
– 0,0228;
угол входа потока в улитку ( 5 = 4) – 27,3 град;
скорость на выходе
из лопаточного диффузора
.
Перед расчетом
конструктивных параметров r
и
необходимо также задаться наружным
радиусом улитки и скоростью в сечении
360
:
.
В
качестве примера расчета представим
определение конструктивных параметров
улитки при центральном угле
.
Окружная составляющая скорости на выходе из лопаточного диффузора:
Скорость в сечении 30 :
Радиус круглого сечения:
Радиус центра сечения:
Подобным образом
осуществляем расчет параметров r,
и
для значений центрального угла
30, 45, 90, 180, 270, 360 градусов.
Результат аналитического расчета сводим в обобщенную таблицу (табл. 5).
Рис. 19. Зависимость радиуса центров сечений улитки от центрального угла θ.
Рис. 20. Зависимость радиуса сечений улитки от центрального угла θ.
Рис. 20,5. Изменение скорости газа в сечениях улитки в зависимости от центрального угла θ.
Таблица 5. Расчёт улитки.
|
град. |
30 |
45 |
90 |
180 |
270 |
360 |
r |
м |
7,3 |
9,0 |
13,1 |
20,0 |
26,7 |
34,3 |
Rц |
м |
129,5 |
127,8 |
123,7 |
116,8 |
110,1 |
102,5 |
F |
м |
165,4 |
253,4 |
541,8 |
1257,2 |
2245,2 |
3698,5 |
|
|
167,7 |
164,2 |
153,6 |
132,4 |
111,2 |
90 |
Проектируемая несоосная улитка круглого сечения выполняется с условием постоянства значения величины наружного диаметра улитки, равного наружному диаметру поворотного колена предыдущих ступеней.
Рис.21. Размеры рассчитанных круглых сечений улитки.
2.6. Расчет полных и статических параметров потока на входе и выходе элементов ступени компрессора.
2.6.1. Расчет полных и статических параметров потока первой ступени.
Расчет параметров выполняется относительно данных оптимизации для каждого сечения ступени: *0-0, *2-2, *3-3, *4-4, *360 - потери КПД, соответственно, на входе в ступень (обозначение в распечатке оптимизации dETin) - 0, в рабочем колесе (dETim) – 0,0253, в безлопаточном участке лопаточного диффузора (dETvl) – 0,0324, в лопаточном диффузоре (dETvd) – 0,0351, в поворотном колене
(dETbt) – 0,00565, в обратно-направляющем аппарате (dETrc) – 0,0131; пр+ тр – сумма коэффициентов потерь из-за протечек и трения (BETim) – 0,0353; Т*н и Т*к – температура на входе и выходе ступени 308 и 354,77 К; 0-0,2-2, -3, -4,-5 ,-6– коэффициенты расхода в сечении 0-0 (F0) – 0,215, в сечении 2-2 (F2) – 0,244, в сечении 3-3 (F3) – 0,212, в сечении 4-4 (F4) – 0,159; в сечении 5-5 (F5) – 0,0846; в сечении 6-6 (F6) – 0,141; 2-2, -3, -4 , -5 , -6 – углы потока в сечении 2-2 (AL2) – 18, в сечении 3-3 (AL3) – 19,9, в сечении 4-4 (AL4) – 29,9; в сечении 5-5 (AL5) – 22; в сечении 6-6 (AL6) – 90; – угол выхода потока из РК (BT2) – 45,7 (все значения углов заданы в градусах).
Политропный КПД по полным параметрам в сечении:
Показатель политропы в сечениях:
Политропный коэффициент напора по полным параметрам:
Политропный напор по полным параметрам:
Теоретический напор ступени:
Полная температура на входе в первую ступень, равная температуре на входе в машину, заданная техническим заданием или указанная в оптимизации компрессора:
Повышение температуры на выходе из рабочего колеса по полным параметрам:
Полная температура на выходе из рабочего колеса (сечения 2-2 и 3-3):
Полное давление на входе в рабочее колесо для первой ступени (сечение 0-0):
где Рн* – полное давление на входе в ступень, равное давлению на входе в машину (задано техническим заданием); 0-0 – плотность на входе в ступень; С 0-0 – скорость потока газа.
Скорость потока, где 0-0 и U 2 определяются по данным оптимизации:
Полное давление в i-ом сечении:
Значения статической величины температуры в сечениях ступени:
где Сi – скорость потока в i-ом сечении, вычисляемое по результатам оптимизации ступени:
Значения статической величины давления в сечениях ступени:
Кинематика потока в сечениях ступени (значение абсолютной величины скорости (Сr) определено при расчете статической величины температуры в сечениях ступени):
