3.7.5. Построение профиля лопатки

Исходными данными для построения профиля дозвуковой компрессорной лопатки являются: угол изгиба профиля , относитель­ная толщина профиля , хорда b, форма средней линии.

П остроение профиля лопатки производится в следующей последовательности.

1. Определяют угол изгиба профиля . Рекомендации по выбору угла атаки i и угла отставания δ потока даны в приложении 2.

2. Строят среднюю линию профиля, для чего из концов хорды, построенной в большом масштабе, под углами проводят отрезки и разбивают их на равное число частей. Соответствующие точки отрезков соединяют прямыми линиями. Огибающая их линия является средней линией профиля, близкой к параболической (рис. 3.25).

3. Для построения формы профиля используют симметричный профиль, обладающий высокими аэродинамическими качествами. Геометрические параметры одного из профилей приведены в приложении 3.

3.8. Пример расчета осевого компрессора

Исходные данные компрессора на расчетном режиме (H=0, M=0):

1. Расход воздуха G_в = 75 кг/с.

2. Степень повышения давления .

3. Коэффициент полезного действия .

4. Параметры воздуха:

3.8.1. Определение основных параметров компрессора

1. Выбираем значение относительного диаметра втулки

2. Задаемся окружной скоростью РК на наружном диаметре u_к = 380 м/с и по выбранной u_к определяем значение u_ср на среднем диаметре D_ср:

3. Определяем параметры воздуха на входе в компрессор (задавшись зна­чением коэффициента восстановления полного давления в воздухозаборнике = 0,98):

4. Выбираем осевую скорость на входе в I ступень С1_а=170 м/с и иа вы­ходе из компрессора c_2a = 155м/с.

5. Определяем работу компрессора

6. Определяем параметры заторможенного потока воздуха на выходе из компрессора:

полное давление

7. Определяем размеры проходных сечений на входе в компрессор и на выходе из него, принимая D_к = const и отсутствие закрутки потока (c_1u = 0): а) площадь на входе в РК I ступени

Коэффициент восстановления полного давления в НА принимается равным σ_НА = 0,99, для промежуточного закона профилирования значение коэффициен­та и = 0,96, приведенная скорость на входе в компрессор

По значению λ_в находим по таблице газодинамических функций ;

б) наружный диаметр I ступени

в) длина лопатки I ступени

г) площадь проточной части на выходе из компрессора

Приведенная скорость на выходе из компрессора

По значению λ₂ находим

д) относительный диаметр втулки на выходе из последней ступени компрессора

е) длина лопатки РК на выходе из компрессора

3.8.2. Расчет I ступени

Исходные данные для расчета:

1. Относительный диаметр втулки на входе в РК .

2. Расход воздуха G_в = 75 кг/с.

3. Осевая скорость воздуха на входе в РК с_1а=170 м/с.

Расчет проводится для дозвуковой ступени с закруткой воздуха на входе в РК.

1. Определяем параметры воздуха на входе в РК (на среднем диаметре): а) в первом приближении определяем температуру воздуха

и скорость звука

б ) задаемся числом Маха на среднем диаметре на входе в РК , и определяем относительную скорость потока на входе в РК

в) задаемся окружной скоростью на наружном диаметре и_К = 350 м/с;

г) (определяем окружную скорость на среднем диаметре

и потребную закрутку воздуха перед РК

д) по известным величинам и определяем абсолютную скорость

после чего уточняем значение температуры

и число Маха

2. Принимаем степень реактивности на среднем диаметре и определяем:

а) коэффициент закрутки потока в РК

б) коэффициент осевой скорости

в) параметры

3. С помощью графика (рис. 3.22) определяем густоту решетки РК на среднем диаметре (b/t)_ср=0,8.

4. Определяем теоретический напор ступени на среднем диаметре

5. Определяем параметры потока на выходе из РК (на D_ср):

а) окружные составляющие скорости

;

,

Где

б) относительную и абсолютную скорости

в) температуру воздуха на выходе из РК

;

г) число Маха потока на входе в НА

6. Углы потока на входе в РК

=

7. Углы потока на выходе из РК

8. Угол поворота потока в решетке на D_ср

9. Давление и плотность воздуха на входе в РК

10. Степень повышения давления в ступени

11. Давление и плотность воздуха на входе из РК

9. Размеры проточной части ступени:

9. Размеры проточной части ступени:

а) вход в РК:

потребная площадь проходного сечения

где при числе Маха

диаметр РК компрессора

длина лопатки РК

диаметр втулки РК

средний диаметр проточной части

б) выход из РК:

потребная площадь проходного сечения

где при числе Маха

относительный диаметр втулки РК на выходе

диаметр втулки РК на выходе

средний диаметр

длина лопатки РК

в) выход из ступени:

полное давление воздуха

потребная площадь проходн1ого сечения

где при числе Маха

диаметр втулки

длина лопатки

13. Задаемся удлинением лопатки РК h/b = 3,7 и предварительно определяем хорду b:

14. Шаг решетки РК I ступени на среднем диаметре

15. Число лопаток РК I ступени

Принимаем

16. Частота вращения ротора компрессора

17.Угол поворота потока в НА (принимая )

18. Определяем номинальный угол поворота потока в НА при густоте b/t= 1 по рис. 3.24

Определив отношение по рис. 3.23 находим b/t = 0,8.

19. Задаемся удлинением лопатки НА (h/b)_НА = 3,8. Тогда

20. Шаг решетки НА

21. Число лопаток НА

Принимаем , тогда t =0,078.

22. Осевые зазоры

23. Средний диаметр проточной части на выходе из ступени