Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Proektnye_raschety_TNA_k_kursov_i_diplomn_proe.doc
Скачиваний:
14
Добавлен:
21.11.2019
Размер:
1.35 Mб
Скачать
    1. Рабочее колесо компрессора.

Совершенство рабочего колеса характеризуются величинами КПД 2 и коэффициента напора , которые зависят от коэффициента расхода . КПД колеса определяются по уравнению

2 = (3.6)

В этом уравнении Н2 адиабатная работа колеса, которая находится по выражению

Н2 = ;

L2 - действительная работа колеса, которую можно найти по выражению

L2 =

здесь n – показатель политропного процесса в колесе;

Z2 – потери энергии в колесе.

Максимальный КПД колеса с лопатками загнутыми назад составляет 0,94 0,95, для колеса с радиальными лопатками 0,90 0,93.

Величина окружной скорости колеса определяется по уравнению

Uк = , (3.7)

где Нк – адиабатная работа компрессора;

- коэффициент напора компрессора;

  • - коэффициент трения диска колеса.

Коэффициент для полуоткрытых колёс компрессора с радиальными лопатками достаточно точно определяется по формуле

 = (3.8)

где Z2 – число лопаток колеса.

Обычно при Z2 = 12 23 и = 0,8 0,9 и = 0,04 0,08.

Угол лопатки на входе в колесо выбирается в соответствии с направлением относительной скорости воздуха на входе и угла атаки :

= , = , (3.9)

где и - угол относительной скорости, и угол атаки на входе в колесо с учётом стеснения.

Угол атаки выбирается в пределах 2 5° при = 0,25 0,30 и 4 10° при = 0,30 0,35.

Правильность выбора геометрических размеров колеса проверяется по величине площади входа

, (3.10)

где ; - относительная скорость и плотность воздуха в горловинах канала колеса.

На расчётном режиме работы компрессора = 0,9 1,0.

КПД компрессора и вид его характеристик существенно зависят от числа и формы лопаток колеса. Оптимальное число лопаток при осевой длине колеса = 0,25 0,35 равна 12 23. Большее число лопаток применяется в крупных турбокомпрессорах, меньшее – в малых. Для улучшения характеристик компрессора, особенно для малых колёс, часто делают подрезку лопаток колеса на входе через одну на длине  = (0,06 0,10) Dк. Технологически изготовление таких колёс более сложно.

Осевая длина колеса связана, в первую очередь, с типом турбокомпрессора и величиной . В турбокомпрессорах с подшипниками по концам ротора, с целью уменьшения расстояния между опорами, осевую длину колеса В2 стремятся сделать возможно меньшей. Это позволит уменьшить критическую частоту вращения ротора и несколько уменьшить габаритную длину турбокомпрессора. Обычно у таких турбокомпрессоров = 0,25……0,30. У турбокомпрессоров с консольным расположением колес ограничение осевой длины колеса определяется стремлением уменьшить его вес и увеличить критическую частоту вращения ротора. Обычно у этих турбокомпрессоров = 0,26…..0,34. Зазор между лопатками колеса и стенкой корпуса компрессора влияет на КПД. При уменьшении относительного зазора при = const КПД компрессора растёт. Однако при 0,05 КПД компрессора падает.

При проектировании проточной части рабочего колеса стремятся обеспечить равномерные поля скоростей и давлений в меридиональной плоскости во всех сечениях канала и плавное изменение скоростей и давлений воздуха в любой элементарной струйке вдоль канала.

Профилирование колеса в цилиндрическом сечении осуществляется таким образом, чтобы, прежде всего, обеспечить плавное изменение кривизны межлопаточного канала и приемлемую величину угла его раскрытия , определяемого по формуле

, (3.11)

где и - поперечные размеры в начале и конце канала для данного

цилиндрического сечения на диаметре D;

- длина канала.

Рекомендуется принимать  8….10°. Экспериментальные исследования показали, что снижения угла  положительно влияет на работу колеса. Очевидно, что наибольший угол раскрытия канала соответствует цилиндрическому сечению на диаметре D1, где имеется наименьший угол . Уменьшения угла  достигается применением рабочих колес с большими значениями или путем увеличения осевой протяженности колеса.

Повысить КПД компрессора можно в результате использования рабочих колес с загнутыми назад лопатками, а также колес закрытого типа. Но при использовании колес с загнутыми назад лопатками существенно уменьшается напорность. По этой причине, а также в связи с усложнением технологии изготовления, такие колеса в турбокомпрессорах пока не нашли применения. Как показали результаты исследований, применение в компрессоре колес закрытого типа позволяет повысить КПД на 2…4 %.

3.3 Диффузоры.

В турбокомпрессорах применяются безлопаточные и лопаточные диффузоры. КПД безлопаточного диффузора не превышает 0,6…0,8. Это объясняется потерями на трение из-за большой длины траектории движения воздуха. В выполненных конструкциях компрессоров отношение наружного диаметра безлопаточного диффузора к наружному диаметру колеса составляет 1,6…1,8. Применение лопаточного диффузора позволяет повысить КПД и коэффициент напора компрессора за счёт увеличения степени преобразования кинетической энергии в давление на 5…6 % . В то же время лопаточный диффузор имеет более крутые характеристики. Выбор типа диффузора определяется требованиями к величине КПД компрессора и пологости характеристики.

Повышение статистического давления в безлопаточном диффузоре зависит от разности кинетической энергии потока на входе и выходе и от потерь энергии в нем.

. (3.12)

Потери трения в безлопаточном диффузоре определяются по выражению

, (3.13)

где - коэффициент трения;

Р - периметр поперечного сечения канала;

F - площадь поперечного сечения канала.

В безлопаточном диффузоре принимают =0,8…1,0.

Обычно для крупных турбокомпрессоров = 0,15…0,030, для малых = 0,025…0,040.

Преобразование кинетической энергии воздуха в давление в лопаточном диффузоре описывается уравнением:

, (3.14)

где Z4 потери трения в лопаточном диффузоре

Обычно коэффициент трения = 0,15…0,35.

Степень диффузорности лопаточного диффузора определяется по выражению:

, (3.15)

где .

В этом выражении - коэффициент загромождения на выходе из диффузора ( = 0,86…0,94).

-коэффициент, учитывающий отставания потока, по опытным данным = 1,05…1,07.

В современных турбокомпрессорах = 1,7…2,5. Ширина лопаточного диффузора на входе принимается равной =(0,9…1,0) , на выходе принимается или

Угол наклона стенки диффузора в меридиональной плоскости выбирается в пределах

= 4…6°.

Число лопаток диффузора выбирается из условия получения требуемого угла раскрытия эквивалентного диффузора . Для уменьшения вероятности вибрации лопаток колеса принимают = 13, 17, 19, 23, 29, 31 и т.д., то есть выбирают простые числа. Угол раскрытия эквивалентного диффузора выбирается в пределах = 6…8° , чему соответствует отношение диаметров 1,3…1,4.

Углы потока на входе в лопаточный диффузор и на выходе

, а также лопаточные углы и определяются по выражениям

Величину горловин на входе в лопаточный диффузор можно определить из уравнения

, (3.16)

где = 1,0…1,1.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]