Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

vanyashov_a_d_kustikov_g_g_uchebnoe_posobie_dlya_kursovogo_p

.pdf
Скачиваний:
120
Добавлен:
13.03.2016
Размер:
10.24 Mб
Скачать

Продолжение табл. 8.8

1

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

5

6

 

 

 

α3(1)

= 0,5(α2(1)

+α3*(1) ) = 0,5(20,7+16,/) =18,8

 

17

αл3

град α3(2)

= 0,5 (20,7 +14,7) =17,7

 

 

 

 

 

19

19

 

 

 

Принимаем αл3(1) = αл3(2) = 19°

 

 

 

 

 

 

 

 

K32(1) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinα2(1)

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

(ε

3

ε

2

)

(b

b )

 

sinα

3(1)

(D

D )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

3

 

 

2

(1)

 

 

 

3

2

(1)

 

18

K32

-

=

 

 

 

sin 20,7

 

 

 

= 0,796

 

 

 

 

0,7946

0,7282

1,01 1,24 sin18,8 1,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K32(2) =

 

 

 

 

 

sin 20,7

 

 

 

 

 

= 0,732

 

 

 

 

 

 

 

1,01 1,43

sin17,7 1,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

С3

м/с

C3(1)

= K32(1) С2(1)

= 0,796 157,3=125,2

 

 

125,2

115,1

C3(2)

= 0,732 157,3 =115,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т3(1)

=Т2(1) [1+0,5(k 1)MС2

2(1) (1К322(1) )]=

 

 

 

 

 

 

= 299,5 [1+0,5 (1,3111) 0,3712 (10,7962 )] =

 

20

Т3

К

= 301,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

301,8

320,5

Т3(2) = 317,5 [1+0,5 (1,3111) 0,362 (1

0,7322 )] = 320,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ3(1)

= ρ2(1) [1+ 0,5(k 1)M С2

2(1) (1К322(1) )]σ 1 =

 

 

 

 

 

кг/м3

= 41,36[1+ 0,5(1,3111)0,3712 (10,7962 )]3,4571

=

 

21

ρ3

 

= 42,16

 

 

 

 

 

 

 

42,16

48,81

 

 

 

 

ρ3(2) = 47,71[1+0,5(1,3111)0,362 (10,7322 )]3,4571 =

 

 

 

 

 

= 48,81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Р

 

МПа

Р

 

 

= ρ

 

RT

= 42,16 459 301,8 103 = 5,841

7,190

 

 

3(1)

 

3(1)

 

3(1)

 

 

 

 

5,841

 

3

 

 

Р

 

= 48,81 459 320,5 103 = 7,190

 

 

 

 

 

 

 

3(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

αл4

 

град αл4(1)

=αл4(2)

=αл3 +16o =19 +16 = 35°

35

35

24

B3/t3

-

Задается

 

 

 

 

 

 

2,2

2,2

 

 

 

 

α

л4

= (0,410,002 αл4 ) (αл4 αл3 ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B3

t3

0,002 (αл4 αл3 )

 

 

25

αл4

град

 

 

 

 

 

3,75

3,75

=

(0,410,002 35) (35 19)

= 3,75

 

 

 

 

 

 

2,2 0,002

(35 19)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

α4

 

град α4(1)

=α4(2) =αл4

−∆αл4 = 35 3,75 = 31,3

31,3

31,3

 

K42 =

С4

 

1-е приближение: задается K42(1) = 0,32

1-е прибл. 1-е прибл.

27

-

K42(2)

= 0,3

 

 

 

 

 

0,32

0,30

С2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-е прибл. 2-е прибл.

 

 

 

 

2-е приближение: K42 - из п. 32 табл. 8.8

 

 

 

 

0,360

0,313

80

Продолжение табл. 8.8

1

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

6

 

 

 

1-е приближение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-е прибл.

1-е прибл.

28

С4

м/с

С4(1)

= С2(1) K42(1)

=157,3 0,32 = 50,3

 

 

 

 

 

50,3

47,2

 

 

 

С4(2)

=157,3 0,3 = 47,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-е прибл.

2-е прибл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56,63

49,23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-е приближение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т4(1)

=Т2(1) (1+0,5(k 1)MC2

2(1) (1K422(1) )) =

 

 

 

1-е прибл.

1-е прибл.

 

 

 

= 299,5 (1+0,5(1,3111) 0,3712 (10,322 )) =

 

29

Т4

К

 

305,3

323,3

=305,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-е прибл.

2-е прибл.

 

 

 

Т4(2)

=317,5 (1+0,5(1,3111) 0,362 (10,32 )) =

 

305,1

323,3

 

 

 

=323,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-е приближение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ4(1)

= ρ2(1)

[1+0,5(k 1)MС2

2(1) (1К422(1) )](σ

1) =

 

1-е прибл.

1-е прибл.

 

 

 

= 41,36[1+

0,5(1,311

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

(3,4571)

=

30

ρ4

3

1)0,371 (10,32

 

 

)]

 

 

 

43,34

49,89

кг/м

= 43,34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-е прибл.

2-е прибл.

 

 

 

ρ4(1)

= 47,71[1+ 0,5(1,3111)0,36

2

(1

 

 

 

 

 

 

43,28

49,89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,32 )](3,4571)

= 49,89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε4(1)

= ρ4(1)

 

ρн

= 43,34 37,57 =1,154

 

 

 

 

 

 

 

1-е прибл.

1-е прибл.

31

ε4

-

 

 

 

 

 

 

 

 

1,154

1,328

ε4(2)

= ρ4(2)

 

ρн

= 49,89 37,57 =1,328

 

 

 

 

 

 

 

 

2-е прибл.

2-е прибл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,152

1,327

 

 

 

1-е приближение:

sinα2(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К42(1)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1-е прибл.

1-е прибл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ε

4

ε

2

) (b

b )

 

sinα

4(1)

(D

 

 

 

D )

 

 

32

K42

-

 

 

 

 

 

 

(1)

4

2

(1)

 

 

 

4

 

 

 

2

(1)

 

 

0,360

0,313

=

 

 

 

 

 

 

 

sin20,7

 

 

 

 

 

 

 

= 0,36

 

 

 

 

2-е прибл.

2-е прибл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,360

0,313

 

 

 

(1,154 1,101) 1,24 sin31,3 1,46

 

 

 

 

 

 

 

 

К42(2)

=

 

 

 

 

 

 

sin20,7

 

 

 

 

 

 

 

= 0,313

 

 

 

 

 

 

(1,328 1,27) 1,43 sin31,3 1,46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

С4

м/с

С4(1)

= С2(1)

K42(1)

=157,3 0,360 = 56,63

 

 

 

 

56,63

49,23

С4(2)

=157,3 0,313 = 49,23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

Р4

МПа

Р4(1)

= ρ4(1) RT4(1) = 43,28 459 305,1 103

= 6,067

6,067

7,406

Р4(2)

= 49,89 459 323,3 103

= 7,406

 

 

 

 

 

 

 

 

MС4(1)

=

 

 

С4(1)

=

 

 

 

56,63

 

 

 

 

 

 

= 0,132

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,311 459 305,1

 

 

 

35

MС4

-

 

 

 

 

 

kRT4(1)

 

 

 

 

 

 

 

0,132

0,112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49,23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M С4(2)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,311 459 323,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

81

Окончание табл. 8.8

1

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т2(1)*

 

к

 

 

 

 

 

 

 

1,311

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к1

 

 

 

 

305,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

1,3111

 

 

 

 

 

 

Р

4(1)

=

Р

 

 

 

 

= 6,067

 

 

 

= 6,134

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4(1)

 

Т4(1)

 

 

 

 

305,1

 

 

6,134

7,464

36

Р*

МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,311

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

323,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

1,3111

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р4(2)

= 7,406

 

 

 

 

 

 

 

= 7,464

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

323,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

π sin(0,5 (αл3 +αл4 ))

 

 

 

 

 

 

 

z3 =

 

B3

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln(D4 D3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

z3 = z4

шт.

= 2,2

2 π sin(0,5 (19 + 35))= 22,2

 

 

23

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln(1,20 0,904)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем z3 = z4 = 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для снижения неравномерности распределения параметров потока по ок-

ружности при выходе из колеса задаемся отношением D3/D2 для обеих ступеней 1,1. Так как для обеих ступеней выбраны лопаточные диффузоры, ширину канала на входе b3 рекомендуется выполнять больше, чем ширину РК на выходе b2. Шириной канала на входе в ЛД для первой ступени (промежуточного типа) задаемся b3/b2 = 1,24. Для второй ступени (концевого типа) это отношение принимаем больше, чем для первой ступени b3/b2 = 1,43, из-за ограничения радиальных габаритов нагнетателя, а также для обеспечения одинаковой ширины лопаток ЛД обеих ступеней (из технологических соображений).

По тем же причинам принимаем одинаковыми для обеих ступеней углы установки лопаток ЛД на входе 19° и на выходе 35°, а также число лопаток одноярусной решетки z3 = z4 = 23. Углы атаки в этом случае составляют для пер-

вой ступени i3(1) = 0,20°; i3(2) = 1,30°.

Уточнение коэффициента диффузорности производим итерационным методом, предварительно задаваясь для первой ступени К4-2(1)=0,32, для второй - К4-2(2)=0,3. Для сходимости решения оказалось достаточным двух итераций.

Для оценки чисел Маха в горловом сечении ЛД (сечение 3Г-3Г) решим уравнение (4.35) методом последовательных приближений. Предварительно найдем площади:

- в сечении 2-2

F2

=π D2 b2 τ2

=π 0,822 0,038 0,945 = 0,093 м2;

- в сечении 3Г-3Г

F3Г =πD3b3τ3 sinαл3 =π 0,904 0,047 0,60 sin19° = 0,026 м2,

где τ3 =1

δ3 z3

=1

 

0,016 23

= 0,60 , а толщина лопаток ЛД приня-

π D3

sinαл3

π

0,904 sin19°

 

 

 

 

та в размере 5 % от длины средней линии, т.е. около 16 мм. Решение уравнения (4.35)

МС3Г = ((F2 F3

Г )ϕ2 МU 2 )2

k 1

(1+

k +1

 

 

 

 

 

2

 

1

+ 0,5(k 1)M 2

 

 

k +1

 

 

2(k 1)

(k 1)MU2 2ψi )k +1

 

 

 

C3

Г

 

1

2

 

 

 

 

 

+ (k 1)MU 2

ψi

дает значение МС= 0,498, т.е. достаточно далеко от критического (МС= 1).

82

Расчет поворотного колена и обратного направляющего аппарата

Проектируемый нагнетатель имеет две ступени, поэтому расчет поворотного колена и обратного направляющего аппарата выполняем только для первой ступени. Последовательность определения основных геометрических и термогазодинамических параметров приведена в табл. 8.9.

п/п

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Таблица 8.9 Расчет поворотного колена и обратного направляющего аппарата

Опреде-

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ ступени

параметр

Размер ность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Способ определения

 

 

 

 

 

1

ляемый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

b5/b4

-

Задается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

b5

м

b5

= b4 (b5

b4 ) = 0,047 1 = 0,047

 

 

 

 

 

0,047

D5/D4

-

Задается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

D5

м

D5 = D4 (D5 D4 ) =1,20 1 =1,20

 

 

 

 

 

1,20

RS b4

 

Задается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

RS

м

RS = b4 (RS

 

b4 ) = 0,047 1 = 0,047

 

 

 

 

 

0,047

Rh

м

Rh

= RS

+

b4 +b5

= 0,047 +

0,047 +0,047

= 0,094

0,094

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RS +

 

 

cos α4 b4 ρ4

 

 

 

λ45 = 0,11 k5

 

Rh C4

 

= 0,11 2×

 

 

 

 

 

 

b5

 

 

 

 

 

 

µ4

 

 

 

 

 

λ4-5

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0121

 

0,047+0,094 56,63 cos 31,3 0,047 43,28

0,25

 

 

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,0121,

 

 

 

 

0,047

 

 

 

 

 

 

1,111 10-5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где k5 = 2,0 – для ступеней с ЛД

 

 

 

 

 

 

α5

град

α5

= arctg

tgα4

+λ45

= arctg

tg31,3

+0,0121= 31,3

31,263

(b5 b4 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

αл5

град

αл5 α5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

K0′−4

-

K0′−4 = С0

С4 = 60,70 56,63 =1,072

 

 

 

 

 

1,072

 

 

C

5

= C

4

ρ4 b4 D4 sinα4

=

56,63

43,28 sin31,3

= 56,63,

 

С5

м/с

ρ5 b5 D5 sinα5

 

56,63

 

 

 

 

 

 

43,28 sin31,3

 

 

гдеρ5

ρ4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К5-4

-

K54 =С5

С4 =56,63 56,63=1,0

 

 

 

 

 

1,0

Т5

К

Т5

=Т4 (1+0,5 (k 1) MC2

4 (1K524 ))= 305,1×

305,1

×(1+0,5 (1,3111) 0,1322 (11,02 ))= 305,1

ρ5

3

ρ5

= ρ4 [1+0,5 (k 1)MС2

4 (1К524 )](σ1)

= 43,28×

43,34

кг/м

×[1+0,5 (1,3111) 0,1322 (11,02 )](3,4571) = 43,34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

83

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 8.9

1

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

16

Р5

МПа

Р5

= ρ5 RT5

= 43,34 459 305,1 103 = 6,060

 

 

 

6,060

17

К6-5

-

Задается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,04

18

С6

м/с

C6 = K65 С5

=1,04 56,63 = 58,90

 

 

 

 

58,90

19

К6-4

-

K64 = С6

С4

= 58,90 56,63 =1,04

 

 

 

 

 

 

1,04

20

Т6

К

Т6 =Т4 (1+0,5 (k 1) MC2

4 (1K624 ))= 305,1×

305,0

×(1+0,5 (1,3111) 0,1322 (11,042 ))= 305,0

 

 

21

ρ6

3

ρ6

= ρ4 [1+0,5 (k 1) MС2

4 (1К624 )](σ1)

= 43,34×

43,26

кг/м

×[1+0,5 (1,3111) 0,1322 (11,042 )](3,4571)

= 43,26

22

Р6

МПа

Р6

= ρ6 RT6

= 43,26 459 305,0 103 = 6,056

 

 

 

6,056

23

D6

м

Принимаем D6 = D1 = 0,4176

 

 

 

 

0,4176

24

B3/t3

-

Задается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

αл5

+

αл6

 

 

 

 

 

32

+

90

 

 

 

 

 

B5

 

2π sin

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2π sin

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

z5

шт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

ln(D

D

 

)

 

 

 

= 2,15 ln (1,2 0,4176) =11,2

z5 = t

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем z5 = z6 = 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

δ5

м

δ5 = δ6 = 0,0195 D2 = 0,0160

 

 

 

 

0,0160

27

τ5

-

τ5

=1

 

 

kδ z5 δ5

 

 

 

 

 

=1

0,6 11 0,016

= 0,947

0,947

π D5 sinα

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л5

 

 

 

 

 

π 1,2 sin32

 

 

 

 

 

28

τ6

-

τ6

=1

z6 δ6

=1

 

11 0,016

= 0,863

 

 

 

 

 

 

0,863

π D6

π 0,4176

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

=

τ5 D5 b5 ρ5 C5 sinαл5

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

τ6 D6 C6 ρ6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

b6

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,076

=

0,947 1,2 0,047 43,34 56,63 sin 32

= 0,076

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,863 0,4176 58,90 43,26

 

 

 

 

 

30

К0'-6

-

K0′−6

= С0

С6 = 60,70 58,90 =1,03

 

 

 

 

1,03

31

F0'

м2

F0

= π D6 b6 τ6

=

 

π 0,4176 0,076 0,863

= 0,0835

0,0835

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К0′−6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(k 1) lg(P6

Pн )

 

 

 

 

 

(1,3111) lg 6,056

 

 

 

 

32

ηп

-

ηп

=

 

=

 

 

 

 

4,967

= 0,82

0,82

 

 

1,311 lg(305,0 288)

 

 

 

 

 

 

 

 

k lg(T6

Tн )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для определения коэффициента трения в ПК рассчитывается коэффициент динамической вязкости газа в сечении 4-4 по формуле Сазерленда:

 

 

 

273 +С

 

T

1,5

=10,1 10

5

 

273 +162

 

305,05

1,5

=1,111 10

5 Па с,

µ4

= µ273

 

T

+С

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

273

 

 

305,05 +162

273

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

84

где µ273 = 10,1 10-5 Па с – коэффициент динамической вязкости при температуре 0 °С; С = 162 – постоянная Сазерленда для метана.

Определяя скорость на входе в ПК в сечении 5-5, принимаем, что плотности газа в сечениях 4-4 и 5-5 отличаются незначительно (ρ5 ρ4). Последующее уточнение плотности ρ5 свидетельствует о ее незначительном отличии от ранее принятого значения (ρ5 ρ4), поэтому дальнейших итераций не требуется.

Толщину лопаток ОНА δ5 и δ6 принимаем равной 16 мм из конструктивных соображений.

Определив в п. 31 табл. 8.9 площадь входного отверстия колеса второй ступени (F0' = 0,0835 м2), сравниваем ее с подсчитанной ранее в гл. 3 «Расчет

рабочих колес». В п. 16 табл. 8.7 было получено значение F0(2) = 0,0811 м2. Расхождение составляет 2,9 %, что можно принять удовлетворительным, а полу-

ченное расхождение объясняется тем, что действительное распределение скоростей между сечениями 4-4, 5-5, 6-6, 0-0 несколько отличается от полученного в расчетах.

Проверка политропного КПД для первой ступени в п. 32 табл. 8.8 (ηп = 0,82) показывает, что расхождения с ранее принятым значением нет, т.е. расчеты ступени выполнены верно.

Расчет выходного устройства

В силу того что одним из требований к конструкции нагнетателя является ограничение радиальных габаритов, в качестве выходного устройства целесообразно применить кольцевую сборную камеру. Сборная камера практически не увеличит осевые габариты машины, т.к. займет в осевом направлении расстояние, не превышающее осевого размера думмиса и концевого лабиринтного уплотнения. Кроме того, применение корпусов ЦБН в виде цилиндрической «бочки» ограничивает возможности применения улиток в качестве выходных устройств.

Поперечное сечение кольцевой сборной камеры выбираем прямоугольной формы. Такая форма сечения наиболее часто встречается в конструкциях ЦБН природного газа и является с точки зрения технологии изготовления и сборки наиболее предпочтительной.

Для расчета сборной камеры конструктивно задаемся отношением наружного диаметра камеры к ее внутреннему диаметру Dн/Dвн (рис. 6.4 а), а затем рассчитываем отношение ширины камеры к ее высоте bк/hк. При заданном Dн/Dвн = 1,75 отношение bк/hк = 1,22, т.е. лежит в рекомендуемом диапазоне (0,8–1,6), а сборная камера удовлетворительно может быть размещена в корпусе ЦБН.

Расчет всех геометрических размеров кольцевой сборной камеры прямоугольного сечения приведен в табл. 8.10, в ней же определены термогазодинамические параметры рабочего тела в сечении 8-8 (на выходе из сборной камеры).

85

п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Таблица 8.10 Расчет кольцевой сборной камеры с прямоугольным поперечным сечением

Опреде-

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ ступени

параметр

Размер ность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

ляемый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Способ определения

 

 

 

 

 

 

 

Dн/Dвн

-

 

 

Задается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,75

bн

м

 

bн = 1,3 b4 = 1,3 0,047 = 0,062

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,062

RS

м

 

 

RS = 0,075 D2 = 0,075 0,822 = 0,062

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,062

Rh

м

 

 

Rh = 0,9 RS = 0,9 0,062 = 0,056

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,056

Dн

м

 

 

Dн = D4 +2 RS +2 bн =1,2 +2 0,062+2 0,062=1,446

1,446

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,44

0,047

tg31,3

 

 

bк/hк

м

 

 

bк

=

 

 

 

6,44(b4 / Dн )tgα4

 

 

 

 

=

1,446

=1,222

1,222

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

(1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

(11/1,75)lg(1,75)

 

 

 

 

 

D

/

D )lg(D

/ D

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

вн

 

н

 

 

н

 

 

вн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dвн

м

 

 

Dвн

=

 

Dн

 

=

1,446

 

= 0,826

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,826

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dн

Dвн

1,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hк

м

 

hк

= 0,5 (Dн Dвн ) = 0,5 (1,446 0,826) = 0,31

 

 

0,31

bк

м

 

bк = (bк/hк) hк = 1,222 0,31 = 0,380

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,380

F8

м2

 

 

F8

 

 

 

 

 

2

 

π

 

=0,38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

π

 

 

0,1158

 

 

=bкhк 3Rh

1

 

 

0,313 0,056

1

4

=0,1158.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кк-4

-

 

 

Kк4

 

=Ск

С4

=15 49,23 = 0,305

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,305

Т8

К

 

Т8

=Т4 (1+0,5 (k 1) MC2

4 (1Kк24 ))=

 

 

 

 

 

 

 

323,9

 

=323,3 (1+0,5 (1,3111) 0,1122 (10,3052 ))=323,9.

ρ8

кг/м

3

 

ρ8

= ρ4

[1+0,5 (k 1) MС2

4 (1Кк24 )](σ1) =

 

 

 

50,11

 

= 49,89[1+0,5 (1,3111) 0,1122 (10,3052 )](3,4571) = 50,11

P8

МПа

 

Р8

= ρ8 RT8

= 50,11 459 323,9 103 = 7,45

 

 

 

 

 

 

7,45

 

 

 

 

 

 

 

lg P8

P0(2)

 

 

 

 

 

lg

 

7,45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ηп

-

 

ηп

=

 

=

 

 

 

 

6,062

 

 

 

= 0,821

 

 

0,821

 

 

k

 

T8

1,311

 

 

 

 

323,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1 lg T

 

 

 

lg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,3111

305,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученное в п.14 табл. 8.10 давление в сечении 8-8 совпадает с заданным конечным давлением. Температура Т8 отличается от температуры Тк на 0,03 %. Рассчитанный КПД концевой ступени выше заданного КПД на 0,1 %. Это доказывает, что точность выполненных расчетов концевой ступени, а также всей проточной части ЦБН следует признать хорошей.

86

Необходимость выполнения нагнетательного патрубка диффузорным отсутствует, он выполняется с постоянным сечением по длине. Диаметр нагнетательного патрубка можно определить по формуле

Dк =

4 G

=

4 213

π

= 0,601

м.

 

ρк Ск π

 

50,12 15

 

 

Оценка корректности задания КПД ступеней

Для того чтобы проверить правильность заданного в самом начале проектирования проточной части ЦБН политропного КПД ступеней, необходимо рассчитать потери напора в элементах ступени. Потери напора определяются через коэффициенты потерь, которыми можно задаться на основании известных из литературных источников [1, 3, 4, 8] экспериментальных исследований элементов ступеней.

Расчетная оценка КПД ступеней приведена в табл. 8.11. Расхождение между заданными КПД и полученными в п. 11 табл. 8.11 составили для первой ступени 1,0%, для второй ступени – 0,1 %. В связи с тем что достоверно определить потери в ступени расчетным путем затруднительно, расхождение между рассчитанными и заданными КПД до 2 % следует считать удовлетворительным.

 

 

 

 

 

 

 

Расчет КПД ступеней

 

Таблица 8.11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опреде-

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ ступени

п/п

параметр

Размер ность

 

 

 

 

Способ определения

 

 

1

2

 

ляемый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

5

6

1

hi

кДж/кг

Из п. 47 табл. 8.7

 

 

 

34,63

34,79

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

С2

м/с

Из п. 50 табл. 8.7

 

 

 

157,3

157,3

3

С4

м/с

Из п. 33 табл. 8.8

 

 

 

56,63

49,23

4

C0

м/с

Из п. 20 табл. 8.7

 

 

 

62,53

60,70

5

ζ2-4

-

Задается

 

 

 

 

 

 

 

 

0,15

0,15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С2

157,4

2

 

 

 

 

 

 

η

 

=

ζ

 

 

2(1)

= 0,15

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

2 34,63 103

 

 

 

 

 

 

24(1)

 

 

24(1) 2h

 

 

 

 

η24

 

 

 

 

 

 

 

i(1)

 

 

 

 

 

6

-

= 0,0536

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0536

0,0533

 

 

 

η24(2) =

0,15

157,32

= 0,0533

 

 

 

 

 

 

2 34,79 103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

ζ4-0, ζ4-к

-

Задается ζ4-0

= 0,5; ζ4-к = 0,25

 

 

0,5

0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

87

Окончание табл. 8.11

1

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56,63

2

 

 

 

 

 

 

 

 

η

 

 

 

η40

= ζ 40

 

 

 

 

 

 

4(1)

 

 

= 0,5

 

 

 

 

 

 

= 0,0232

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 34,63

 

 

8

 

40

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0232

0,0087

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η4к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С4(2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49,232

 

 

 

 

 

 

 

 

η

 

 

=ζ

 

 

 

 

2)

 

 

= 0,25

 

 

= 0,0087

 

 

 

 

4к

4к 2 h

 

 

 

 

 

 

2 34,79

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η*п(1) = η*0-2(1) - η2-4(1) - η4-0.=

 

 

 

 

 

9

*

-

= 0,886-0,0536-0,0232=0,809

 

 

 

 

 

 

0,809

0,812

η

 

п

η

*

 

= η

*

 

 

 

 

- η2-4(2) - η4-к.=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п(2)

0-2(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,865-0,0533-0,0087=0,812

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω′(1)

=1

С0(2)2

С0(1)2

 

=1

60,72 62,532

=1,0033

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 h

 

 

 

 

 

 

 

 

2 34,63 103

 

 

10

Ω′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0033

1,050

 

 

 

 

 

 

 

Ск2 С0(2

 

 

 

 

 

 

 

 

152 60,72

 

 

 

 

 

 

Ω′(2) =

1

2)

 

=1

 

=1,050

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 h

 

 

 

 

 

 

 

 

2 34,79 103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ηп(1)

=

1

 

1ηп*(1)

 

 

 

=1

1

0,809

 

= 0,81

 

 

 

 

11

ηп

-

 

 

 

Ω′(1)

 

 

 

 

1,0033

 

 

 

0,81

0,821

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1η

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,812

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ηп(2)

=1

п(2)

 

 

=

1

= 0,821

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω′(2)

 

 

 

 

 

 

1,050

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По данным газодинамического расчета (табл. 8.12) построим треугольники скоростей в контрольных сечениях проточной части для первой ступени (рис. 8.1).

 

 

 

 

 

 

Таблица 8.12

 

Исходные данные для построения треугольников скоростей

 

Параметры

 

Контрольные сечения проточной части

 

 

 

1

2

3

4

5

 

6

R, м

 

0,209

0,411

0,452

0,60

0,60

 

0,209

U, м/с

 

116,0

228,2

-

-

-

 

-

W, м/с

 

133,2

 

-

-

-

 

-

С, м/с

 

65,66

157,3

125,2

56,63

56,63

 

58,9

α, град

 

90º

20,7º

16,8º

31,3º

31,3º

 

90º

Сr, м/с

 

65,66

55,6

36,2

29,42

29,42

 

58,9

СU, м/с

 

0

147,14

119,9

48,39

48,39

 

0

88

 

С4

Сr4

 

 

α4

 

 

 

CU4

 

 

 

 

 

R4

С3

 

Сr3

 

CU3

α3

 

 

U2

 

 

W2

С2

 

Сr2

 

 

 

 

 

R3

CU2

α2

β2

WU2

 

 

U1

 

 

 

С1r1

W1

β1 WU1

R2

R1

CU5

α5

С5 Сr5

R5

α6 C6=Сr6

R6

Рис. 8.1. Треугольники скоростей в контрольных сечениях проточной части первой ступени

Описание конструкции спроектированного нагнетателя

Спроектированный центробежный нагнетатель представляет собой двухступенчатую машину с последовательным расположением рабочих колес на валу.

Ротор нагнетателя состоит из вала, двух рабочих колес, разгрузочного поршня (думмиса), втулок, упорного диска опорно-упорного подшипника, зубчатой муфты. Все основные детали ротора изготовлены из легированной стали 30ХГСА.

Рабочие колеса обеих ступеней закрытого типа, они представляют собой сварную конструкцию, состоящую из диска с цельнофрезерованными лопатками и покрывающего диска. Рабочие колеса первой и второй ступеней имеют одинаковые углы установки лопаток на входе – 30° , на выходе 45°. На вал нагнетателя рабочие колеса посажены с натягом и фиксируются на нем от проворачивания при помощи шпонок.

89

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]