Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Волжский политехнический институт (филиал)
Волгоградского государственного технического университета
Кафедра механики
"Утверждаю"
заведующий кафедрой
РАСЧЕТ СТУПЕНИ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА
Методические указания к семестровой работе по дисциплине «Насосы и компрессоры»
Авторы: Грига А.Д., Худяков К.В.
(Вариант № )
Выполнил: студент
группы
Проверил:
Волжский 20 _ г.
С О Д Е Р Ж А Н И Е
1. Задание…………………………………………………………………………………3
2. Варианты заданий……………………………………………………………………..4
3. Расчет параметров в проточной части ступени компрессора……..………………..5
4. Изменение параметров потока в проточной части ступени компрессора………...10
5. План скоростей………………………………………………………………………..11
6. Профилирование лопаток………………………………….…………………………11
Заключение…………………………………………………............................................15
Приложение
График выполнения семестровой работы……………………………………………..16
З А Д А Н И Е
G = 13,2 кг/с - секундный массовый расход;
=
0,42 - относительный диаметр втулки
на входе в РК,
=
Dвт / Dк;
=
368 м/с - окружная скорость по концам
лопаток;
=
1,22 - степень повышения давления;
=
169 м/с – осевая составляющая скорости
потока;
КПД
ступени;
= 101320 Па – полное давление на входе;
=
288 K – полная температура
на входе;
= 0,96 ÷ 0,98 – коэффициент восстановления
полного давления в ВНА;
= 0,95 ÷ 0,97 – коэффициент восстановления
полного давления в НА;
= 1,01 ÷ 1,02 - коэффициент влияния
пограничного слоя на величину проходного
сечения;
Кн = 0,99-0,98 - коэффициент влияния пограничного слоя на величину удельной работы;
К = 1.4 – показатель адиабаты;
R = 288 Дж/кг · К – газовая постоянная.
Варианты заданий представлены на следующей странице методического указания.
Принять С1 = С3.
С0
=
=
=
=
=
Схема проточной части ступени компрессора представлена на рис.1.
Рис. 1. Схема проточной части ступени, характерные диаметры и расчетные сечения.
2. Варианты заданий к семестровой работе
Дисциплина «Насосы и компрессоры»
Вариант № |
GВ |
|
Uк |
|
С |
1 |
11,8 |
0,48 |
360 |
1,4 |
160 |
2 |
12,2 |
0,49 |
350 |
1,3 |
160 |
3 |
12,0 |
0,50 |
340 |
1,2 |
160 |
4 |
11,9 |
0,51 |
355 |
1,35 |
155 |
5 |
12,2 |
0,52 |
345 |
1,25 |
155 |
6 |
11,8 |
0,53 |
360 |
1,4 |
170 |
7 |
12,1 |
0,54 |
350 |
1,3 |
170 |
8 |
11,9 |
0,55 |
340 |
1,2 |
170 |
9 |
12,2 |
0,56 |
355 |
1,35 |
165 |
10 |
12,0 |
0,57 |
345 |
1,25 |
165 |
11 |
11,8 |
0,58 |
360 |
1,4 |
180 |
12 |
12,2 |
0,48 |
350 |
1,3 |
180 |
13 |
11,9 |
0,49 |
340 |
1,2 |
180 |
14 |
12,1 |
0,50 |
355 |
1,35 |
175 |
15 |
12,0 |
0,51 |
345 |
1,25 |
175 |
16 |
11,8 |
0,52 |
360 |
1,4 |
160 |
17 |
12,2 |
0,53 |
350 |
1,3 |
160 |
18 |
12,0 |
0,54 |
340 |
1,2 |
160 |
19 |
11,9 |
0,55 |
355 |
1,35 |
155 |
20 |
12,2 |
0,56 |
345 |
1,25 |
155 |
21 |
11,9 |
0,57 |
360 |
1,4 |
170 |
22 |
12,1 |
0,58 |
350 |
1,3 |
170 |
23 |
11,9 |
0,48 |
340 |
1,2 |
170 |
24 |
12,2 |
0,49 |
355 |
1,35 |
165 |
25 |
12,0 |
0,50 |
345 |
1,25 |
165 |
26 |
11,8 |
0,51 |
360 |
1,4 |
180 |
27 |
12,2 |
0,52 |
350 |
1,3 |
180 |
28 |
12,0 |
0,53 |
340 |
1,2 |
180 |
29 |
12,2 |
0,54 |
355 |
1,35 |
175 |
30 |
11,9 |
0,55 |
345 |
1,25 |
175 |
Принять: С
=
С
=
С
=
С
=
W
=
W
;
С
=
С
.
3. Расчет параметров в проточной части ступени компрессора
3.1. Сечение «0-0»
=
;
=
169 м/с;
=
288 K ;
=
101320 Па ;
=
1005 Дж/кг· К ;
= 3,5 ;
=
-
;
Т0 = 288-
=
288-14,20 = 274 К;
Р0 = Р
;
= 101320
=
101320 · 0,838 =
85104 Па.
3.2. Сечение «1-1»
=
;
=
288 K ;
=
·
;
=
101320 · 0,97 =
98280 Па.
3.3. Работа ступени
=
;
где
;
=
1005 · 288
Дж/кг.
3.4. Параметры потока на выходе из ступени (сечение 3-3)
.
3.5. Окружная скорость на среднем диаметре
(
)
=368·0,767=282
м/c.
3.6. Коэффициент теоретического напора
=
;
=
0,24< 0,45 – ограничение выполнено.
3.7. Степень реактивности
;
.
3.8. Скорость и направление потока на входе в РК
;
;
;
;
;
;
Wmu =
U
= 282 * 0,50 = 141 м/c.
3.9. Параметры потока на выходе из PK
м/с;
м/с;
м/с;
м/с;
м/с;
5;
.
3.10. Параметры потока в сечениях «1»,«2»,«3»
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
3.11. Площадь проходного сечения и геометрические размеры
;
;
;
;
;
;
;
;
.
3.12. Параметры потока в относительном движении для сечения «1»
м/с;
м/с;
м/с;
число
Маха;
<
0.83 -ограничение выполнено.
;
>
250 -
ограничение выполнено.
3.13. Частота вращения
;
;
3.14. Мощность ступени
Результаты расчетов сводим в таблицу 2:
Таблица 2. Основные параметры потока в сечениях проточной части ступени компрессора
№ сечений |
|
|
|
|
|
0 |
288 |
274 |
101320 |
85104 |
169 |
1 |
288 |
268 |
98280 |
76395 |
200 |
2 |
307 |
278 |
124898 |
88253 |
243 |
3 |
307 |
287 |
119902 |
94717 |
200 |
,К
,К
,Па
,Па
,м/с
3.15. Расчет геометрических размеров, профилирование лопаток
Для лопаточных аппаратов ВНА, РК, НА принимаем характерные удлинения лопаток, их густоты, относительные толщины профилей, как представлено в таблице 1.
Таблица 1. Параметры решеток
|
|
|
|
BHA |
3,5- 4,5 |
0,9- 1.0 |
0,05-0,08 |
PK |
2,0- 2,5 |
1,2- 1,3 |
0,08-0,10 |
HA |
2,0- 3,5 |
1,1- 1,3 |
0,07-0,12 |
- густота ;
- относительная толщина лопаток.
-
высота лопаток.
3.15.1.Определяем хорду лопаток:
;
;
;
Осевой зазор между венцами ВНА, РК, НА (0,15- 0, 30)bрк, не менее 4,5 мм.
3.15.2. Густота решеток:
Шаг решеток:
;
;
.
3.15.3. Толщина профиля:
;
;
;
3.15.4. Среднегеометрические углы:
tg
= C1a
/ Wmu;
tg
= 169/141= 1,199;
=
50,20 – для лопаток РК;
tg
m
= C1a/(U
- Wmu);
tg
m=
169/ (282-141) = 1,199;
m=
50,20 – для лопаток НА;
tg m0 = C1a/ 0,5C1u; tg m0= 169/ 0,5*107 = 3,16; m0= 72,40 – для лопаток ВНА.
Ширина решеток вдоль проточной части:
SВНА= Sin m0* bВНА= Sin 72,50* 0, 029 = 0,954*0,029 = 0,028 м;
SРК= Sin
m*
bРК= Sin 50,20*
0, 041 = 0,768*0,041 = 0,0315 м;
SНА= Sin m* bНА= Sin 50,20* 0, 034 = 0,768*0,034 = 0,0261 м.
4.ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА В ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ СТУПЕНИ
В соответствии с данными, представленными в таблице, строим изменение параметров в проточной части ступени компрессора для сечений 0, 1, 2, 3, рис. 2.
Рис.2. Изменение параметров потока в ступени