Газодинамический расчёт квд
Форма проточной части проектируемого компрессора высокого давления – с постоянным наружным диаметром.
Исходные данные:
Теплофизические свойства воздуха
3.1. Определение числа ступеней
При определении числа ступеней компрессора ZКВ принимаем следующие величины работ ступеней: l1 = 16 кДж/кг, l2 = 26 кДж/кг, lст = 36071 Дж/кг, lz-1 = 33 кДж/кг, lz = 28 кДж/кг. С учётом этого определяем число ступеней по формуле:
Принимаем ZКВ = 10 и распределение работы lKВ по ступеням получается следующим:
Таблица 3
|
№ ступени |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Работа, кДж/кг |
16 |
26 |
36 |
36 |
36 |
36 |
36 |
36 |
33 |
28 |
3.2. Расчёт первой ступени
1. Задаемся значениями:
1.1. Для увеличения напорности и уменьшения числа ступеней КВД на наружном диаметре РК 1-й ступени устанавливается максимально допустимая скорость uнар.1, которая в дозвуковой ступени ограничивается условием обтекания лопаток воздухом без образования скачков уплотнения и составляет 300 -370 м/с. Выбираем uнар.1 = 350 м/с. Выбираем
1.2. Осевая скорость на входе в 1-ю ступень с1а = са кн = 160 м/с.
1.3. Относительный диаметр втулки принимается равным
Выбираем
Окружная скорость колеса на среднем диаметре
3. Для проверки правильности выбора величин находим:
3.1. Коэффициент нагрузки μ1: для исключения чрезмерной закрутки Δcu воздуха, т.е. для получения достаточно высокого КПД μ1 = 0,26 ... 0,36.
3.2. Коэффициент расхода
Как видно из расчётов, полученные величины находятся в рекомендуемых пределах.
4. Степень реактивности ступени
При величине ρK = 0,5 обеспечиваются наибольшие значения напора и КПД ступени, поэтому данная величина рекомендуется для всех ступеней компрессора. Кроме того, при данном значении получаются идентичными профили лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата, что облегчает их изготовление. Выбираем ρK = 0,5.
5. Окружная составляющая скорости движения воздуха.
6. Абсолютная скорость движения воздуха
7.Относительная скорость движения воздуха
8. Скорость распространения звука
9. Число М на среднем диаметре не должно превышать 0,8.
По полученным данным строим план скоростей 1 ступени КВД
10. Термодинамические параметры воздуха на входе в компрессор.
11. Площадь проточной части на входе в компрессор
12. Параметры рабочего колеса:
12.1. Диаметр рабочего колеса
м
12.2. Диаметр втулки
12.3. Средний диаметр рабочего колеса
12.4. Высота лопатки
13. Удлинение лопатки и густота лопаточной решётки
На
основании опытных данных для первой
ступени компрессора удлинение лопатки
и густота лопаточной решётки
.
14. Хорда лопатки
15. Шаг лопаток на рабочем колесе
16. Ширина первой ступени
17. Число лопаток рабочего колеса первой ступени
18. Частота вращения ротора
19. Степень повышения давления в ступени
Принимаем
адиабатический КПД ступени
20. Параметры заторможенного потока на выходе из ступени
3.3. Расчёт последней ступени
Геометрические размеры последней ступени рассчитываю на выходе из спрямляющего аппарата, где из энергетического расчёта известны температура TK* и давление PK* заторможенного потока. Осевая скорость на выходе из КВД сa к = 110 м/с.
1. Термодинамические параметры воздуха на выходе из компрессора
2. Площадь проточной части на входе в компрессор
3. Параметры рабочего колеса:
3.1. Диаметр втулки
3.2. Средний диаметр рабочего колеса
3.3. Высота лопатки
Удлинение лопатки и густота лопаточной решётки
На
основании опытных данных для первой
ступени компрессора удлинение лопатки
и густота лопаточной решётки
.
5. Хорда лопатки
6. Шаг лопаток на спрямляющем аппарате
7. Ширина последней ступени
Принимаем y = 1 (по прототипу)
8. Число лопаток спрямляющего аппарата последней ступени
9. Длина КВД
|
Параметры |
КНД |
КВД |
|
c1а, м/с |
190 |
160 |
|
uср1, м/с |
262,5 |
262,5 |
|
c1u, м/с |
84,075 |
100,77 |
|
c1, м/с |
207,77 |
189,09 |
|
w1, м/с |
260,64 |
227,5 |
|
Mw |
0,839 |
0,664 |
|
T1, К |
266,502 |
332,7 |
|
p1, Па |
74910,68 |
147149,7 |
|
ρ1, кг/м3 |
0,979 |
1,541 |
|
Параметры |
КНД |
КВД |
|
F1, м2 |
1,48 |
0,26 |
|
Dнар 1, м |
1,584 |
0,664 |
|
Dвн 1, м |
0,792 |
0,332 |
|
Dcр 1, м |
1,189 |
0,498 |
|
h1, м |
0,396 |
0,166 |
|
b1, м |
0,099 |
0,0437 |
|
t1, м |
0,099 |
0,058 |
|
Si, м |
0,218 |
0,091 |
|
Zл, м |
38 |
27 |
|
n |
4220 |
10069 |
|
Πст.зв |
1,275 |
1,148 |
|
Tз.зв |
312,668 |
366,45 |
|
Pз.зв |
125307,51 |
202780,5 |
|
скн, м/с |
160 |
110 |
|
Tкн, К |
337,771 |
652,598 |
|
ркн, Па |
155150,375 |
1237196,97 |
|
ρкн, кг/м3 |
1,6 |
6,606 |
|
Fкн, м2 |
1,075 |
0,088 |
|
Dнар кн, м |
1,478 |
0,664 |
|
Dвн кн, м |
0,9 |
0,573 |
|
Dcр кн, м |
1,189 |
0,618 |
|
hкн, м |
0,288 |
0,0453 |
|
b, м |
0,12 |
0,019 |
|
t, м |
0,1 |
0,016 |
|
Sz, м |
0,259 |
0,0453 |
|
Zл, м |
38 |
124 |
|
SKH |
0,477 |
0,683 |
Рис. 2. План скоростей