6.3.3 Метод расчета основных размеров ступени
Рассмотрим метод приближенного расчета ступени, основывающийся на использовании опытных данных продувки плоских решеток лопастей.
В этом методе используются следующие безразмерные коэффициенты ступени:
коэффициент расхода ;
коэффициент напора ; (6.68)
степень реактивности ;
коэффициент закрутки
где - осевая скорость, осредненная по сечению проточной полости, нормальному оси компрессора;- изоэнтропийная удельная работа ступени;- статическая удельная работа ступени;- полная удельная работа ступени;- абсолютное значение закрутки потока рабочим колесом ступени.
Многократно проведенные исследования компрессорных решеток показывают, что давление, создаваемое ступенью, приблизительно равно давлению элементарной ступени, лежащей в среднем диаметре ступени. Поэтому в нестрогих расчетах, проводимых с применением опытных материалов по продувке решеток, скорость и, определяющая коэффициенты является средней скоростью лопасти
, (6.69)
где . Здесь в скобках указаны диаметры втулки и концов лопастей соответственно.
Для расчета должны быть заданы: массовая подача М, газовая постоянная R, начальное и конечное давление , начальная температура газа.
Окружную скорость концов рабочих лопастей дозвуковых компрессоров принимают 250 м/с.
Коэффициент расхода и втулочное соотношение задают в пределах
.
Среднее значение осевой скорости рассчитывают по коэффициенту расхода .
Применяя уравнение неразрывности, рассчитывают диаметр окружности концов рабочих лопастей:
(6.70)
По полученному значению и принятому значениюопределяют необходимую частоту вращения вала компрессора, об/мин.
.
Диаметр втулки, м,
.
Средний диаметр
.
Длина лопасти, м,
.
Окружная скорость на среднем диаметре, м/с
.
Коэффициент расхода ступени рассчитывается по средней окружной скорости
.
Принимают значения и густоту.
Пользуясь опытными графиками, полученными продувкой решеток (рис. 6.26) , по (имея в виду принятое значение густоты решетки)) определяюти из него коэффициент закрутки. Далее можно воспользоваться известной связью между коэффициентами напора и закрутки и изоэнтропийным КПД:, из которого, приняв, определить.
Рисунок 6.26 График зависимости между относительными значениями коэффициента закрутки и степени реактивности для решеток различной густоты
Определяют изоэнтропийную работу ступени
.
По изоэнтропийной работе компрессора и полученной изоэнтропийной работе ступени определяют ориентировочное количество ступеней.
Далее распределяют работу между ступенями, относя на последние из них несколько меньшие значения.
После ориентировочного расчета последней ступени находят длину ее лопатки: приняв схему компрессора с илии выполнив по первой и последней ступеням очертание проточной полости, выполняют детальный термогазодинамический расчет всех ступеней.
Обычно при проектировании компрессорв проводят расчет ряда вариантов с различными характеристическими коэффициентами и геометрическими характеристиками решеток. Наилучшим является вариант , дающий при заданных условиях наименьшие габариты и массу компрессора при высоких энергетических показателях.
- Тема 6.1 Основы теории
- 6.1.1 Основные понятия. Типы компрессоров
- 6.1.2 Термодинамика компрессорного процесса
- 6.1.3 Коэффициенты полезного действия компрессоров
- 6.1.4 Охлаждение. Ступенчатое сжатие
- 6.1.5 Количество ступеней. Промежуточное давление
- 6.1.6 Характеристики лопастных компрессоров. Пересчёт характеристик
- 6. 1.7 Особенности регулирования лопастных компрессоров
- Тема 6.2 Центробежные компрессоры
- 6.2.1 Ступень центробежного компрессора
- 6.2.2 Мощность центробежного компрессора
- 6.2.3 Приближенный расчет ступени
- 6.2.4 Конструкции центробежных компрессоров
- Тема 6.3 Осевые компрессоры
- 6.3.1 Ступень осевого компрессора
- 6.3.2 Конструктивные формы осевых компрессоров
- 6.3.3 Метод расчета основных размеров ступени
- 6.3.4 Примеры конструкций
- Тема 6.4 Поршневые компрессоры
- 6.4.1 Индикаторная диаграмма
- 6.4.2 Процессы сжатия и расширения газа в поршневом компрессоре
- 6.4.3 Мощность и кпд
- 6.4.4 Мертвое пространство. Подача
- 6.4.5 Многоступенчатое сжатие
- 6.4.6 Мощность многоступенчатого компрессора
- 6.4.7 Конструктивные типы компрессоров
- 6.4.8 Действительная индикаторная диаграмма
- 6.4.9 Подача и давление поршневого компрессора, работающего на трубопровод
- 6.4.10 Регулирование подачи
- 6.4.11 Конструкции компрессоров
- 6.4.12 Компрессоры со свободно движущимися поршнями
- 6.4.13 Компрессорные установки
- 6.4.14 Испытание компрессора. Энергетический баланс компрессора
- 6.4.15 Экономичность работы компрессора
- 6.4.16 Расчет основных размеров ступеней компрессора