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.