2.2 Расчет основных размеров рабочего колеса
Рабочее колесо принимается открытого типа в соответствии с конструктивной схемой на рисунке 1
Конструктивная схема рабочего колеса
Рис. 1
Коэффициент
принимается стеснения
0,778.
Диаметр
рабочего колеса на входе D1
определяется, после задания величины
втулочного отношения
0,5:
=
0,389 м.
Окружная скорость на входе в рабочее колесо
137,4/с.
Для
определения ширины рабочего колеса на
входе b1
и относительной
скорости входа w1
задается
угол входа в рабочее колесо
.
Тогда:
115,3
м/с;
=45,5
мм;
179,4м/с.
Строятся треугольник скоростей на входе ( см. рис. 2).
Объемная производительность на выходе из рабочего колеса определяется приближенно с учетом повышения температуры газа и дополнительного сжатия в диффузоре
3,99
м3/c.
Задается относительная ширина лопаток на выходе из рабочего колеса: b2/D2 = 0,04.
Ширина лопаток на выходе из рабочего колеса:
b2
=
( b2/D2
)
D2
=
=31,1мм.
Объемную производительность на выходе из рабочего колеса V2 можно представить
,
м3/c,
где
0,899
- коэффициент стеснения.
Определяется
величина
=0,212,
для
эффективной работы диффузора необходимо,
чтобы
0,20…0,32.
Радиальная составляющая скорости С2r выходного треугольника скоростей
=58,3
м/с.
Для
построения выходного треугольника
скоростей при бесконечном числе лопаток
следует задаться углом
=
34.
Относительная
скорость при бесконечно большом числе
лопаток
определяется из выходного треугольника
скоростей
=104,3
м/с.
Опыт проектирования показывает, что для обеспечения высокого КПД нагнетателя требуется выполнение условия:
2,
=1,6.
Проекция относительной скорости на окружную скорость определяется как:
=86,4м/с.
Величина
составляющей скорости
,
необходимая для определения угла
:
275
– 86,4= 188,6м/с,
после чего определяется:
=17,2.
Абсолютная
скорость
равна:
=197,2
м/с.
Определены все элементы, необходимые для построения теоретического треугольника скоростей на выходе из рабочего колеса при бесконечно большом числе лопаток
При
конечном числе лопаток вследствие
наличия циркуляции в межлопаточном
пространстве происходит отклонение
потока при выходе из лопаток в направлении,
обратном вращению колеса. Поэтому
действительный угол
всегда меньше теоретического
,
т.е.
<
.
В результате изменяются составляющие
треугольника скоростей. Уменьшение
проекции абсолютной скорости на окружную
можно найти по формуле Стодола
м/с,
где z2 – число лопаток, принимаемое в диапазоне 9…18, z2 = 14.
Проекция абсолютной скорости на окружную скорость С2r определяется
188,6
– 34,5 = 154,1 м/с.
Из треугольника скоростей
=20,7.
Значение абсолютной скорости С2 равно:
=164,9м/с.
Проекция относительной скорости на окружную скорость определяется
275
– 154,1= 120,9 м/с.
Из треугольника скоростей
=25,7.
Относительная скорость w2 равна
м/с.
Аналогично теоретическому треугольнику скоростей на выходе строится в этом же масштабе действительный треугольник скоростей на выходе из рабочего колеса, изображенный на рисунке 2.
Необходимо проверить, обеспечивается ли заданная степень сжатия н = 1,31:
1,31,
где Мu – число Маха при окружной скорости:
0,683;
т – коэффициент теоретического напора, учитывающий конечное число рабочих лопаток:
.
Угол наклона направляющего диска
,
по
условиям обеспечения прочности
покрывающего диска целесообразно иметь
.
Радиус лопаток R равен
=0,327м.
Радиус
окружности
,
на которой расположены центры радиусов
лопаток, равен
м.
Рис.2 Треугольники скоростей первой ступени