6.2.3. Расчёт последней ступени.
Геометрические
размеры последней ступени рассчитываются
на выходе из спрямляющего аппарата, где
из энергетического расчёта известны
температура
и давление
заторможенного потока. Осевую скорость
на выходе из КНД принимаем
.
1. Термодинамические параметры воздуха на выходе из КНД:
температура:
;
давление:
;
плотность:
.
2. Площадь проточной части на входе в компрессор:
.
3. Параметры рабочего колеса.
3.1. Диаметр втулки:
.
3.2. Наружный диаметр рабочего колеса
.
3.3. Высота лопатки спрямляющего аппарата
.
3.4. Относительный диаметр втулки:
.
4. Удлинение лопатки и густота лопаточной решётки:
На основании
опытных данных для последней ступени
компрессора удлинение лопатки
и густота лопаточной решётки
.
5. Хорда лопатки:
.
6. Шаг лопаток на спрямляющем аппарате
.
7. Ширина последней ступени:
Принимаем
(по прототипу)
.
8. Число лопаток спрямляющего аппарата последней ступени:
.
9. Длина КНД:
.
6.3. Газодинамический расчёт квд
Форма проточной части проектируемого компрессора высокого давления – с постоянным наружным диаметром.
Исходными данными являются:
Расчетный режим – взлетный ( , ).
Температура воздуха за компрессором низкого давления: .
Давление воздуха за компрессором низкого давления .
Температура воздуха
за компрессором высокого давления:
.
Давление воздуха
за компрессором высокого давления:
.
Степень повышения
давления в КВД: 
.
КПД компрессора:
.
Работа сжатия в
КНД: 
.
Секундный расход
воздуха:
.
Теплофизические свойства воздуха:
показатель адиабаты для воздуха: ;
газовая постоянная для воздуха: ;
теплоемкость воздуха: .
6.3.1. Определение числа ступеней.
1. Принимаем
следующие величины работ ступеней:
,
,
,
,
.
2. Число ступеней:
Принимаем
.
3. Корректируется работа второй ступени:
4. Распределение работы по ступеням получается следующим:
Таблица 6.2
№ ступени |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Работа, кДж/кг |
25 |
32,7 |
42 |
42 |
42 |
42 |
42 |
40 |
38 |
6.3.2. Расчёт первой ступени.
1. Задаемся значениями:
1.1. Для увеличения
напорности и уменьшения числа ступеней
КВД на наружном диаметре рабочего колеса
1-й ступени устанавливается максимально
допустимая скорость
,
которая в дозвуковой ступени ограничивается
условием обтекания лопаток воздухом
без образования скачков уплотнения и
составляет 340–370 м/с. Выбираем
.
1.2. Осевая скорость
на входе в 1-ю ступень
.
1.3. Относительный диаметр втулки принимается равным:
.
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 дозвуковой ступени.
9. По выбранным и
полученным данным
;
;
;
;
строим план скоростей 1-ой ступени КВД
(рис. 6.2.) с допущением того, что осевая
скорость
движения воздуха вдоль ступени остается
неизменной, т. е.
,
и с учетом того, что при степени
реактивности
:
скорости
,
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 втулки (отношение внутренних диаметров КВД и КНД взято по прототипу АЛ-31Ф):
.
12.2. Диаметр рабочего колеса
.
12.3. Средний диаметр рабочего колеса:
.
12.5.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,
законом изменения относительного
диаметра втулки от ступени к ступени
и учитывая
,
определяем параметры остальных ступеней
компрессора высокого давления.