2.2. Расчет вариантов проточной части компрессора на эвм. Обоснование выбора оптимального варианта
В отличие от ручного счета (подраздел 1.1) определение КПД на ЭВМ производится по упрощенной математической модели, т. е. при вариантном расчете на ЭВМ КПД ступеней рассчитывается более точно, что позволяет достаточно обоснованно сделать выбор оптимального варианта проточной части компрессора.
В ходе вариантных расчетов на ЭВМ производится оптимизация компрессора по максимальному КПД. При этом варьируются число ступеней (в нашем случае от одной до четырех); условный коэффициент расхода первой ступени (не больше 0,12); тип рабочих колес (радиальные или осерадиальные); коэффициенты напора ступеней (максимальное значение 0,75, далее при одновальном расположении рабочих колес наблюдается плавное падение значения по ступеням); распределение относительной окружной скорости по ступеням (от 1,0 до 0,8).
При этом в процессе оптимизации необходимо следить за результатами расчета ЭВМ: значение условного коэффициента расхода на последней ступени должно быть не менее 0,02; число Маха не должно превышать значение 0,85…0,9 (0,95). При соблюдении выше указанных условий оптимальный вариант выбирается по максимальному значению КПД (обозначение в распечатке – Етcis) с учетом усложнения и удорожания конструкции.
Данные некоторых расчетов центробежного компрессора по математической модели на ЭВМ представлены на страницах 16-25.
Для удобства просмотра и выбора оптимального варианта представим результаты расчета на ЭВМ ввиде сводной таблицы (см. табл. 5).
Результаты вариантного расчета
2.2.1. Одноступенчатые машины
*** Variant # 1 ***
Несмотря
на высокий КПД, этот вариант не может
быть использован, поскольку окружная
скорость намного больше допустимой, а
условный коэффициент расхода
.
Amount of rotors, nr=1
Amount of stages on rotor #1, nst=1
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
| # | Type | F | Mu | PSIt | Reu | U2 | D2 | ETA | Tin | Tout |
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
|Rotor # 1 n=60000. Dhb=0.25 |
| 1 |3D+VD |0.0068|0.8899|0.7100| 1.680E+08|918.29|0.2923|0.8467|308.00|440.93|
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
Polytropic Efficiency, ETAp=0.847
Power consumption, Nc=270.49 kW
*** Variant # 2 ***
По сравнению с вариантом 1, увеличили с 0,71 до 0,73. Это привело к снижению КПД с0,847 до 0,844.
Amount of rotors, nr=1
Amount of stages on rotor #1, nst=1
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
| # | Type | F | Mu | PSIt | Reu | U2 | D2 | ETA | Tin | Tout |
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
|Rotor # 1 n=60000. Dhb=0.25 |
| 1 |3D+VD |0.0069|0.8828|0.7300| 1.650E+08|910.94|0.2900|0.8436|308.00|441.70|
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
Polytropic Efficiency, ETAp=0.844
Power consumption, Nc=272.05 kW
*** Variant # 3 ***
По сравнению с вариантом 1, уменьшили с 0,71 до 0,69. Это привело к росту КПД с 0,847 до 0,850.
Amount of rotors, nr=1
Amount of stages on rotor #1, nst=1
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
| # | Type | F | Mu | PSIt | Reu | U2 | D2 | ETA | Tin | Tout |
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
|Rotor # 1 n=60000. Dhb=0.25 |
| 1 |3D+VD |0.0066|0.8973|0.6900| 1.710E+08|925.89|0.2947|0.8496|308.00|440.19|
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
Polytropic Efficiency, ETAp=0.850
Power consumption, Nc=268.97 kW
*** Variant # 4 ***
По сравнению с вариантом 3, уменьшили с 0,69 до 0,67. Это привело к росту КПД с 0,850 до 0,852.
Amount of rotors, nr=1
Amount of stages on rotor #1, nst=1
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
| # | Type | F | Mu | PSIt | Reu | U2 | D2 | ETA | Tin | Tout |
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
|Rotor # 1 n=60000. Dhb=0.25 |
| 1 |3D+VD |0.0064|0.9049|0.6700| 1.740E+08|933.75|0.2972|0.8524|308.00|439.46|
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
Polytropic Efficiency, ETAp=0.852
Power consumption, Nc=267.5 kW
*** Variant # 5 ***
По сравнению с вариантом 4, изменили тип диффузора с ЛД на БЛД. КПД не изменился.
Amount of rotors, nr=1
Amount of stages on rotor #1, nst=1
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
| # | Type | F | Mu | PSIt | Reu | U2 | D2 | ETA | Tin | Tout |
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
|Rotor # 1 n=60000. Dhb=0.25 |
| 1 |3D+VLD|0.0064|0.9049|0.6700| 1.740E+08|933.75|0.2972|0.8524|308.00|439.46|
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
Polytropic Efficiency, ETAp=0.852
Power consumption, Nc=267.5 kW
*** Variant # 6 ***
По сравнению с вариантом 5, увеличили с 0,67 до 0,71. Это привело к уменьшению КПД с 0,852 до 0,847.
Amount of rotors, nr=1
Amount of stages on rotor #1, nst=1
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
| # | Type | F | Mu | PSIt | Reu | U2 | D2 | ETA | Tin | Tout |
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
|Rotor # 1 n=60000. Dhb=0.25 |
| 1 |3D+VLD|0.0068|0.8899|0.7100| 1.680E+08|918.29|0.2923|0.8467|308.00|440.93|
+---+------+------+------+------+----------+------+------+------+------+------+
Polytropic Efficiency, ETAp=0.847
Power consumption, Nc=270.49 kW