1. Термогазодинамический расчет

1.1. Подготовка исходных данных

Состав газа: воздух-100%

Частота вращения ротора

Давление начальное

Температура: начальная

Геометрические параметры:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Определим характеристики воздуха [1]:

Таблица 1 Начальные параметры воздуха

zн	k	R, Дж/(кг*К)	ρн, кг/м3
1	1,4	287	1,189

1.2. Расчет параметров рабочего колеса

Рассчитаем коэффициенты расхода и потерь. Исходные данные в таблице 2:

Таблица 2 Геометрические характеристики колеса

30	48	0,119	0,24	0,012	0,006	0,0024

21	0,03	0,045	0,1403	0,1075	0,383,3	0,3332

1. Относительный диаметр втулки рабочего колеса не должен превышать

величины 0,35

2. Коэффициент ускорения потока на входе в рабочее колесо:

. Принимаем

3. Отношение диаметров при входе в рабочее колесо выбирают в зависимости

от условного коэффициента расхода:

принимаем

4. Внутренний диаметр покрывного диска (Рисунок 1):

=0,11м

5. Коэффициент расхода в сечении 2-2:

6. Суммарный коэффициент внешних потерь:

7. Политропный к.п.д. ступени:

8. Число политропы:

9. Коэффициент теоретического напора ступени:

10. Коэффициент напора ступени:

11. Относительная ширина рабочего колеса:

12. Коэффициенты загромождения лопатками сечений 1-1, 2-2:

13. Относительный диаметр на входе в решетку рабочего колеса. Допустимо :

14. Степень реактивности ступени:

Определим скорости в сечении 2-2:

15. Число Маха на входе в рабочее колесо . Примем

16. Предельно допустимая окружная скорость рабочего колеса по числу Маха:

17. Возьмем колесо паяное, изготовленное из стали 07Х16Н6. Предельно допустимая окружная скорость рабочего колеса

18. Окружная скорость газа на выходе из рабочего колеса:

19. Закрутка потока газа:

20. Расходная (радиальная) составляющая абсолютной скорости:

21. Абсолютная скорость газа на выходе из рабочего колеса:

Рассчитаем энергетические параметры рабочего колеса:

22. Политропная работа сжатия:

Определим скорости в сечении 1-1:

23. Окружная скорость газа на входе в рабочее колесо:

24. Относительная скорость газа на входе в лопаточную решетку рабочего колеса:

25. Абсолютная скорость газа на входе в рабочее колесо:

26. Густота решетки рабочего колеса:

Оптимальное значение = 2,5…4,0.

27. Выбор конструкции и параметров уплотнения на покрывном диске

рабочего колеса.

На покрывном диске установлено гладкоелабиринтное уплотнение с параметрами

S=0,18·10^-3 м, z_г=3, .

Вычислим параметры газа на выходе из компрессора и в сечениях 1-1, 2-2:

28. Температура газа в сечении 1-1:

ΔТ_н-1 = -А·(C₁² – C_н²)/2 = -9,955·10^-4·(90,828²-10²)/2 = -4,56К

Т₁ = Т_н + ΔТ_н-1 = 297 + (-4,56) = 292,94 К

29. Степень сжатия в сечении 1-1:

ε₁ = (Т₁/Т_н)^{(σ - 1)} = (292,94 /297)^{(2,1805 – 1)} = 0,984

30. Выбор способа соединения лопаток с дисками рабочих колес.

31. Повышение температуры во всей ступени ЦК (колесо+диффузор+выходное устройство):

32. Угол выхода потока газа в абсолютном движении из рабочего колеса

33. Температура газа после рабочего колеса:

34. Степень сжатия газа после рабочего колеса:

35. Отношение давлений после рабочего колеса:

36. Давление газа после рабочего колеса:

37. Плотность газа в сечении 2-2:

ρ₂ = ρ_н · ε₂ = 1,189·1,17 = 1,39 кг/м³

38. Коэффициент расхода при входе в рабочее колесо:

39. Скорость газа в сечении 0 – 0:

Рисунок1. Схема рабочего колеса

40. Постоянная величина:

41. Температура газа в сечении 0-0:

ΔТ_н-0 = – А·()/2 = -9,955·10^-4·(69² -10²)/2 = -2,32 К

Т₀ = Т_н+ΔТ_н-0=297+(-2,32) = 294,68 К

42. Степень сжатия газа в сечении 0-0:

ε₀ = (Т₀/Т_н)^(σ-1) = (294,68/297)^(2,1805-1) = 0,991

43. Плотность и давление газа в сечении 0-0:

ρ₀ = ε₀·ρ_н = 0,991·1,189= 1,174 кг/м³,

p₀ = ρ₀·z·R·T₀·10^-6 = 1,185·1·287·294,68·10^-6 = 0,1002 МПа.

44. Температура газа на выходе из компрессора:

45. Степень сжатия газа в компрессоре:

46. Отношение давлений в компрессоре:

47. Давление газа на выходе из компрессора:

Определим числа Маха по скоростям :

48. Фактическое число Маха:

49. Фактическое число Маха :

50. Условное число Маха :

Фактические числа Маха и

Построим план скоростей в сечении 2-2:

Рисунок 2. План скоростей в сечении 2-2.

Определим кинематическуюдиффузорность решетки рабочего колеса:

51. Кинематическаядиффузорность решетки колеса:

Определим производительность рабочего колеса по условиям всасывания и мощность, потребляемую колесом:

52. Объемная производительность:

53. Массовая производительность:

54. Мощность, затрачиваемая в ступени:

55. Условный коэффициент расхода: