1. Определение геометрических и термогазодинамических параметроввходного устройства

Входное устройство

Основное назначение входного устройства состоит в обеспечении входа воздуха в межлопаточные каналы рабочего колеса с минимальными аэродинамическими потерями, поэтому подводящему каналу пытаются придать форму, близкую к траектории движения воздуха. Входное устройство представляет собой конфузорный канал с углом 10..15⁰.

Рисунок 2.2. Входное устройство

1. Плотность воздуха на входе,кг/м³

r0

P0

RT0

r0  1.180

Скорость перед выходным устройством, м/с

C0

2. Площадь сечения фильтра входного устройства, м²

F0

Gv C0 r0

F0  0.026

3. Площадь проходного сечения на входе в рабочее колесо,м²

K 2

F1 ^F0

K

4. Скорость воздуха на входе в рабочее колеса,м/с

F1  0.013

C1

0.3 U2

C1 92,1

5. Температура воздуха на входе в рабочее колесо,К

C0² C1²

T1 T0

2k

R

k  1

T1 

6. Потери энергии при осевом входе воздуха в рабочее колесо компрессора, Дж/кг ^ξвх ^{= 0,25 – коэффициент потерь в фильтре входногоустройства;}

^ξр ^{= 0,025 – коэффициент потерь при разгоне потока.}

L0 vx 

C0²

2

p 

C1² C0²

2

L0 387.2

7. Отношение показателей политропы процесса на участке входа в рабочее колеса компрессора

m 

(L0) _

R9T1 T0

k

k 1

_mⁿ0

_n01

m  3.499

8. Давление и плотность воздуха на входе в рабочее колеса с учетом потерьэнергии

10

_T1 _^m

P1 P0 

_T0 _

P1 8.281 ⁴

r1 

P1 RT1

r1  1

2. Определение геометрических и термогазодинамических параметров на входе и выходе из рабочего колеса и построение треугольниковскоростей

Рабочее колесо компрессора

Рабочее колесо является тем элементом компрессора, в котором происходит преобразование механический энергии, передаваемой от турбины, в потенциальную и кинетическую энергию воздушного потока. Для наддува судовых дизелей применяются центробежные компрессоры с рабочими колесами закрытого или полузакрытого типа и радиальными лопатками.

Рисунок 2.3. Рабочееколесокомпрессора Рисунок 2.4. Сечениерабочего колесакомпрессора

Диаметр вала компрессора обычно определяют при его первичной конструктивной проработке, исходя из величины допустимых напряжений кручения. С этой целью используют следующую зависимость, м:

dvt  0.15

9. Диаметр на периферии входной части рабочего колеса,м:

^D0 ^{– диаметр ступицы колеса, м:}

D0 := dvt + 0.005

dvt  0.026

D0  0.031

D1 

4^F1 ²

D0



D1 

10. ^{Отношения диаметров D}2^/D1 ^{= 1,5..2 и D}1^/D0 ^=2..4

^D1  4.259

D0

^D2  1.724

D1

11. Средний диаметр на входе в рабочее колесо,м

Dcp 0.707

D0² D1²

Dcp 

12. Окружная скорость на среднем диаметре входного сечения,м/с

Ucp Dcp^ntk

60

13. Угол изогнутости рабочих лопаток на входе, вградусах

cp ¹⁸⁰ atan^{C1 }



Ucp 

 _Ucp_

cp  35,4

14. Угол изогнутости рабочих лопаток на входе, врадианах

cp atan^C1

_Ucp_

cp 

15. Относительная скорость воздуха на входе в колесо (на среднем диаметре),м/с

W1 

C1² 

2

Ucp

W1 158,6

^{Для дальнейших расчетов необходимо определить число рабочих лопаток Z}L^, которое находится в пределах от 6 до 30, в зависимости от диаметра:

Zl  75D2

Zl 17

17. ^{Шаг лопаток для диаметров D}1 ^{и D}2 ^{рабочегоколеса:}

t1 ^D1

Zl

t2 ^D2

Zl

18. Коэффициенты стеснения потока рабочимилопатками

t1  0.023

t2  0,040

Толщина лопатки на входе и выходе рабочего колеса выбирается минимальной и ограничивается технологическими возможностями производства и прочностью:

1  1 1 

Zl

D1 sin (cp)

^δ1^{:= 0.0035 δ}2 ^:=0.0025

1 

 2

2

19. Длина лопатки на входе воздушного потока в рабочее колесо не менее,м:

b1 

Gv

D1 C1 1 r1

b1  0.047

Длина лопатки на входе воздушного потока в рабочее колесо, м:

bp1  0.5(D1 D0)

20. ЧислоМаха:

M1 

bp1  0.051

M1  0.46

Полученное значение М<1 свидетельствует о дозвуковом течении воздуха.

21. Потери энергии в колесе компрессора,Дж/кг:

^ξ1 ^{:= 0.2 – коэффициент потерь при загнутых лопатках на входе}

_C12 ₃

L1 1 

2

L1 0,847 10

22. Радиальная составляющая скорости на выходе из рабочего колеса,м/с:

C2r1.2C1 C2r 110

23. Окружная составляющая скорости (скорость закручивания) потока на выходе из рабочего колеса,м/с:

^φ2 ^{:= 0.89 – коэффициент закрутки}

C2u 2 U2 C2u 273,1

24. Абсолютная скорость потока на выходе из рабочего колеса,м/с:

C2 

2 2



C2u C2r

C2 294,5

25. Составляющие относительной скорости,м/с:

W2r C2r

W2u U2 C2u

26. Относительная скорость воздуха на выходе из колеса,м/с

W2u 33,7

W2 

2 2



W2u W2r

W2 

27. ^{Углы α}2 ^{и β}2 ^{вградусах:}

2 ¹⁸⁰ atan^{C2r }



 _C2u_

2  22

2 ¹⁸⁰a ^W

2  73.009

28. ^{Углы α}2 ^{и β}2 ^{врадианах:}

2 ata ^C

2 atan^W2r

_W2u_

2 

2 

На рисунках 2.5 и 2.6 представлены треугольники скоростей на входе и выходе из компрессора соответственно.

Рисунок 2.5. Треугольник скоростей на входе в компрессор

Рисунок 2.6. Треугольник скоростей на выходе из компрессора

29. Потери энергии, связанные с поворотом потока в рабочем колесе,Дж/кг:

^ξ2 ^{:= 0.075}

_W12 ₃

L2 2 

2

L2 0,943 10

30. Потери на трение диска,Дж/кг:

10

^ξ3 ^{:= 0.025}

2

L3 3 ^U2

2

31. Суммарные потери энергии в рабочем колесе,Дж/кг:

L3 1,177 ³

LL1 L2 L3

L0,297 ⁴

32. 10

    Коэффициентциркуляциидлярабочихколессрадиально-направленнымирабочими лопатками



1

_{ 2}1

_{1 }2_{1 }Dcp_



3Zl _

^D2 

 0.871

33. Число лопаток по формулеКазанджа:

Zl ^2 

3

 _

 1

1 

1

_Dcp_²

_D2 _

Zl 17

34. Т емпература воздуха на выходе из колеса,К:



 

2 2

T2 T1 ^3  ^ ^U2



35. Число МахаМ2:

M2 

^{2 }2k ^R

k  1

T2 314,1

M2 0,826

М2> 1, что свидетельствует о сверхзвуковом течении газа.

36. Показатель политропы процесса сжатия воздуха в рабочемколесе:

m 2 

k

k  1

• L

R(T2 T1)

m2  3.072

37. Давление воздуха на выходе из рабочего колеса,Па:

 

_T2 m2

P2 P1 

_T1 _

P2 1,232 ⁵

38. 10

    Плотность воздуха на выходе потока из рабочего колеса,кг/м³:

r2 

P2 RT2

r2  1.358

39. Длина лопаток на выходе потока из колеса,м:

b2 

Gv

D2C2r2r2

b2  0.00153

40. ^{Отношение b}2^/D2 ^{лежит в пределах0,02..0,07:}

^b2  0.066

D2