Расчет судового осевого компрессора

В настоящее время существует три основных метода расчета осевых компрессоров:

основанный на использовании результатов продувок плоских решеток профилей (метод плоских решеток);
основанный на использовании экспериментальных характеристик модельных ступеней (метод частичного моделирования);
основанный на использовании экспериментальных характеристик проточной части модельного компрессора (метод полного моделированая).

В настоящей методике использован метод плоских решеток, хотя он и слабо учитывает пространственный характер течения, однако широко применяется при проектировании транспортных машин и новых типовых ступеней. Кроме того, этот метод лучше отвечает учебным целям при проектировании.

Расчет компрессора по первому методу состоит из нескольких этапов, включающих предварительный расчет, поступенчатый расчет, расчет ступеней и профилирование лопаток.

При проектировании СЭУ наибольший интерес представляет предва-рительньй расчет.

Задачей предварительного расчета является выбор для заданных условий наиболее целесообразных соотношений скоростей, типа ступени и проточной части, определение ее габаритов, оценка экономичности компрессора и мощности привода.

Расчет производится применительно к дозвуковому компрессору, где ни в одной ступени не появляется скорость потока равная звуковой. Последовательность расчета изложена в таблице.

Таблица 3 Расчет проточной части

Величина		Обозначение	Размерность	Формула или способ определения	Значение
	Форма проточной части		кг/с	Принято, п.1, УК /2/
	Производительность	G	–	Из расчёта цикла ГТУ или задано
	Степень повышения давления компрессора		«
	Параметры воздуха перед компрессором Давление Температура	Т_о	МПа К	Принято «
	Газовая постоянная воздуха	R_в			0,287
	Показатель адиабаты для воздуха	К	–		1,4
	Относительный диаметр втулки для первой ступени		–	См.п.2 УК
	Осевая, составляющая скорости входа воздуха в первую ступень			Принимаем, см. п.3 УК/1,2/
	Абсолютная скорость входа воздуха в первую ступень			/1,2/
	КПД входного устройства		–	/1/
	Коэффициент затраченной работы	К₁	–	См.п.4 УК
	Коэффициент расхода первой ступени		–
	Относительный шаг на среднем диаметре первой ступени			См.п.6 УК /1/, в – хорда
	Коэффициент напора			См.п.7 УК
	Окружная скорость на среднем диаметре первой ступени
	Работа первой ступени
	Условное число на входе в первую ступень		–
	Параметры воздуха перед первой ступенью:
	давление		МПа
	температура		К
	плотность
	Наружный диаметр первой ступени		м
	Внутренний диаметр первой ступени		м
	Средний диаметр первой ступени		м
	Длина рабочей лопатки		м
	Частота вращения ротора компрессора	n	с^-1	n =
	Коэффициент формы профиля	Ф	–
	Напряжения растяжения в корневом сечении		МПа	см.п. 8 УК
	Относительная высота лопаток первой ступени		–
	Хорда рабочей лопатки на среднем диаметре	b_p1	м	b_p1 =
	Шаг рабочих лопаток	t_cp1	м	t_cp1 =
	Число рабочих лопаток		шт
	Степень повышения давления d проточной части		–	Принимаем см.п.9 УК
	Параметры воздуха за последней ступенью:
	давление	P_z	МПа	P_z = P₁
	температура	T_z	К	T_z = T₁
	плотность
	Параметры воздуха за диффузором:
	- температура	T_k	К	T_k = T_z + где C_вых – скорость выхода потока из компрессора в камеру сгорания C_вых = 110 – 130 м/с С_св = 1005 кДж/кг*К – теплоёмкость процесса сжатия воздуха
	- давление	Р_к	МПа	Р_к = где - см.п.13 УК
	Степень повышения давления(проверка принятого значения		–	См.п.14 УК
	Средний КПД ступени		–	Принимаем см.п.10 УК
	Осевая составляющая скорости на входе в последнюю ступень	С_za		С_za =
	Абсолютная скорость на входе в последнюю ступень	С_z		Принимаем, см.п.11 УК
	Относительный шаг на среднем диаметре последней ступени		–	; принимаем, см.п.12 УК
	Размеры последней ступени:
	- площадь проходного сечения	F_z	м²	F_z =
	- внутренний диаметр втулки	d_вт_z	м	при d_н = const
	- наружный диаметр рабочих лопаток	d_н_z	м
	- средний диаметр	d_ср_z	м
	- длина лопатки	l_z	м	l_z = 0,5 см.п.15 УК
	Относительный шаг лопаток на втулке последней ступени			см.п.16 УК
	Окружная скорость на среднем диаметре	U_c_р_z		U_c_р_z =
	Коэффициент расхода	_z	К	_z= /
	Коэффициент напора		МПа
	Коэффициент затраченной работы	К_z	–	Принимаем, см.п.4 УК
	Работа, затрачиваемая в последней ступени		кДж/кг
	Средняя работа ступени в проточной части		кДж/кг
	Параметры торможения за компрессором: Температура		К
	Давление		МПа
	Степень повышения давления по параметрам торможения		–
	Изоэнтропийная работа компрессора		кДж/кг
	Внутренняя работа компрессора		кДж/кг
	Внутренний КПД компрессора		–
	Число ступеней компрессора		шт
	Мощность привода компрессора		кВт	где - механический КПД компрессора