2.3.2. Расчет параметров на выходе компрессора

Расчет параметров на выходе из компрессора ведется для принятого типа проточной части КНД. Тип проточной части КНД принимается следующим: .

Политропный КПД компрессора по полным параметрам примем равным

Ввиду отсутствия за компрессором первого каскада выходного диффузора КПД диффузора принимаем равным

.

Определим полное давление за последней ступенью компрессора по формуле

(2.25)

Полную температуру за последней ступенью найдем по формуле

(2.26)

Для увеличения длины последних лопаток снижают расходную составляющую скорости на выходе из ПЧ за спрямляющим аппаратом, то есть

(2.27)

Ввиду отсутствия за компрессором первого каскада выходного диффузора, скорость

Полная температура на выходе из компрессора найдем по формуле

(2.28)

Полное давление на выходе из КНД определим по формуле

(2.29)

Плотность на выходе найдем по формуле

(2.30)

Ввиду отсутствия за компрессором выходного диффузора, параметры за последней ступенью компрессора

.

Полная температура в средней ступени считается по формуле

(2.31)

Плотность в средней ступени находится по формуле

(2.32)

Средние радиусы последней и средней ступени, согласно выбранному типу проточной части

Наружный радиус последней ступени находим по формуле

(2.33)

Радиус втулки последней ступени находим по формуле

(2.34)

Наружный радиус промежуточной ступени определим по формуле

(2.35)

Радиус втулки промежуточной ступени определим по формуле

(2.36)

Ввиду выбранного типа ПЧ, окружные скорости на среднем радиусе последней и средней ступени

Длины лопаток последней и средней ступени найдем по формулам

(2.37)

Отношение давлений ПЧ , находим по формуле

(2.38)

Найдем величину политропного напора по формуле

(2.39)

Далее величина политропного напора пересчитывается, при другом значении , в п.2.3.3.

Результаты расчета выходных параметров КНД сведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Результаты расчетов выхода КНД

Величины	Единицы измерения	Величина
	Па	667951
	К	530,466
	м/с	183,605
	м/с	183,605
	м/с	183,605
	К	513,692
	Па	596905
	кг/м3	4,046
	Па	596905
	К	513,692
	кг/м3	4,046
	К	394,853
	кг/м3	2,560
	м	0,303
	м	0,303
	м	0,289
	м	0,317
	м	0,281
	м	0,323
	м	0,028
	м	0,042
	м/с	290,512
	м/с	290,512
	-	4,954
	Дж/кг	192806

2.3.3. Определение параметров компрессора

В таблице 2.3 представлены результаты основных геометрических и газодинамических расчета параметров КНД. В расчете определяют параметры первой, средней и последней ступеней на среднем радиусе и по полученным значениям вычисляют напор и эффективность компрессора. Результаты расчета используются в дальнейшем при поступенчатых расчетах компрессора и расчетах кинематики потока на среднем радиусе.

Расчет итерационный. Задавшись величиной политропного КПД проточной части по полным параметрам , рассчитываем основные параметры компрессора и заново определяем величину. Расчет повторяется до достижения заданной точности:

.

Таблица 2.3

Определение основных геометрических и газодинамических параметров компрессора

Параметр	Ед. изм	Итерации
		1	2
	-	0,870	0,870
	Дж/кг	223733	223797
	-	0,665	0,665
	-	0,632	0,632
	-	0,665	0,665
	-	0,752	0,752
	-	0,791	0,791
	-	0,752	0,752
	-	0,900	0,900
	-	0,950	0,950
	-	1,3	1,3
	-	0,590	0,590
	-	0,580	0,580
	-	0,660	0,660
	-	0,393	0,393
	-	0,367	0,367
	-	0,439	0,439
	Дж/кг	33126,640	33126,640
	Дж/кг	30936,913	30936,913
	Дж/кг	37056,919	37056,919
	-	6,109	6,110
	-	6	6
	Дж/кг	38575,652	38574,871
	-	0,687	0,687
	-	1,033	1,033
	-
	-	3,5	3,5
	-	2	2
	-	3	3
		0,028	0,028
		0,014	0,014
		0,014	0,014
	-	60,134	60,134
	-	129,559	129,559
	-	176,915	176,915
	-	61,000	61,000
	-	130,000	130,000
	-	177,000	177,000
	м	0,028	0,028
	м	0,014	0,014
	м	0,014	0,014
	-	0,313	0,313
	-	0,525	0,525
	-	0,256	0,256
	-	0,005	0,005
	-	0,018	0,018
	-	0,012	0,012
	-	0,895	0,895
	-	0,880	0,880
	-	0,892	0,892
	Дж/кг	29664	29664
	Дж/кг	27236	27236
	Дж/кг	34426	34425
	Дж/кг	257455	257455
	-	0,870	0,870
	-	4,947	4,947

Рассмотрим подробный расчет последней итерации.

Из предыдущей итерации .

Пересчитываем величину политропного напора , используя формулу (2.39),

Величину напора определяем по формуле

(2.40)

Используя данные из таблицы 2.1 и 2.2, найдем величины расхода для первой, средней и последней ступеней компрессора по формулам

(2.41)

Параметр определяем для первой, средней и последней ступеней

где - степень реактивности для всех ступеней.

По рекомендациям [1, с.11] были выбраны значения густоты решеток:

- для первой ступени ;

- для последней ступени ;

- для средней ступени ;

Отношение определяется по графику, приведенному в [1, c.6].задается таким образом, чтобы обеспечить большую нагрузку средних ступеней.

(2.42)

Используя (2.41) и отношения (2.42), находим коэффициенты напора

Теоретический напор ступеней найдем по формулам

(2.43)

Число ступеней найдем по формуле

(2.44)

Пересчитываем теоретический напор для средней ступени

(2.45)

Пересчитываем величину коэффициента напора средней ступени

(2.46)

По рекомендациям [1, с.12] были выбраны относительные длины лопаток:

- для первой ступени ;

- для последней ступени ;

- для средней ступени ;

Используя данные таблицы 2.1 и 2.2 определим хорды лопаток

(2.47)

Число лопаток для ступеней найдем по формулам

(2.48)

Округляем полученные значения ;;.

Пересчитываем значения хорд по формулам

(2.49)

Отношение определяем по формуле

(2.50)

Радиальный зазор , мм, принимается равным

.

Найдем отношение

Для определения КПД ступеней компрессора используют алгоритм расчета, изложенный ниже, таблица 2.4. После уточнения рассчитывают КПД компрессора и повторяют расчет до совпадения величин КПД компрессора и проточной части. Из таблицы 2.4

Политропный напор найдем по формулам

(2.51)

Напор, подведенный ко всей проточной части

КПД проточной части найдем по формуле

(2.53)

Определим отношение полных давлений проточной части по следующей формуле

(2.54)

В таблице 2.4 приведены результаты расчета КПД первой, последней и средней ступеней. Определение политропного КПД ступени по полным параметрам ведется с использованием выражений для КПД диффузорной решетки и зависимостей, учитывающих влияние .

Таблица 2.4

Определение политропных КПД ступеней по полным параметрам

Величина	Ед. измерения	Итерации
		1	2
	-	1,047	1,047
	-	0,987	0,987
	-	0,836	0,836
	-	0,044	0,044
	-	0,046	0,046
	-	0,036	0,036
	-	0,042	0,042
	-	0,047	0,047
	-	0,043	0,043
	-	0,915	0,915
	-	0,908	0,908
	-	0,914	0,914
	-	494203	494203
	-	545971	545971
	-	446418	446418
	-	0,852	0,852
	-	0,641	0,641
	-	0,753	0,753
	-	0,895	0,895
	-	0,880	0,880
	-	0,892	0,892

Рассмотрим подробно расчет КПД ступеней по полным параметрам.

Коэффициент подъемной силы найдем по формулам

(2.55)

где - поправочный коэффициент, учитывающий взаимное влияние ступеней, выбирается согласно рекомендациям [1, с.28]:

- для первой ступени;

- для последней ступени;

- для средней ступени;

Коэффициент силы сопротивления найдем по формулам

(2.56)

Коэффициент скольжения решетки найдем по формулам

(2.57)

КПД ступеней найдем по формулам

(2.58)

Число Рейнольдса найдем по формулам

(2.59)

Коэффициент относительной скорости на входе в решетку на среднем радиусе определим по формуле

(2.60)

КПД ступеней по полным параметрам найдем по формулам