6.2.1. Определение числа ступеней.
1. Средняя удельная работа сжатия в одной трансзвуковой ступени компрессора:
.
2. Число ступеней:
.
Принимаем
.
3. Распределение работы по ступеням получается следующим:
Таблица 6.1
№ ступени |
1 |
2 |
3 |
4 |
Работа, кДж/кг |
35 |
47 |
47 |
45 |
6.2.2. Расчёт первой ступени.
1. Задаемся значениями:
1.1. Для увеличения
напорности и уменьшения числа ступеней
компрессора на наружном диаметре
рабочего колеса 1-й ступени из условия
оптимальности по уровням шума
устанавливается максимально допустимая
скорость
,
которая в трансзвуковой ступени
составляет
.
1.2. Для уменьшения
поперечных габаритов компрессора на
входе в 1-ю ступень и из условия
невозникновения местных скоростей
звука на лопатках компрессора
устанавливается максимально допустимая
осевая скорость
.
1.3. Относительный
диаметр втулки лежит в пределах
.
Выбираем
.
2. Окружная скорость колеса на среднем диаметре:
.
3. Проверка правильности выбора величин.
3.1. Коэффициент
нагрузки
:
для исключения чрезмерной закрутки
воздуха,
т.е. для получения достаточно высокого
КПД
Значение коэффициента
нагрузки лежит в допустимом диапазоне
изменения величины
.
3.2. Коэффициент расхода:
Значение коэффициента
расхода лежит в допустимом диапазоне
изменения величины
.
4. Степень реактивности ступени.
Для обеспечения
наибольшего значения напора и КПД
ступени рекомендуется величина
для
всех ступеней компрессора. Кроме того,
при данном значении получаются идентичными
профили лопаток рабочего колеса и
спрямляющего аппарата, что облегчает
их изготовление. Выбираем степень
реактивности
.
5. Окружная составляющая скорости движения воздуха:
.
6. Абсолютная скорость движения воздуха:
.
7.Относительная скорость движения воздуха:
.
8. Проверка условий обтекания лопаток рабочего колеса воздухом.
8.1. Скорость распространения звука в воздухе:
.
8.2. Число М на среднем диаметре:
.
Значение числа
лежит в допустимом
диапазоне изменения величины
для трансзвуковой ступени.
9. По выбранным и
полученным данным
;
;
;
;
строим план скоростей 1-ой ступени КНД
(рис. 6.1.) с допущением того, что осевая
скорость
движения воздуха вдоль ступени остается
неизменной, т. е.
,
и с учетом того, что при степени
реактивности
:
скорости
(где
– окружная
составляющая относительной скорости
движения воздуха на выходе из лопаток
рабочего колеса),
и
.
10. Термодинамические параметры воздуха на входе в компрессор:
температура:
;
давление:
;
плотность:
.
11. Площадь проточной части на входе в компрессор
.
12. Параметры рабочего колеса.
12.1. Диаметр рабочего колеса:
.
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:
температура:
;
давление:
.
Аналогично,
задаваясь законом изменения осевой
скорости воздуха на входе в ступень и
учитывая
,
определяем параметры остальных ступеней
компрессора низкого давления.