- •Институт водного транспорта
- •Курсовая работа
- •Пояснительная записка
- •Расчёт энергетического баланса поршневой части, компрессора и турбины агрегата наддува
- •Газодинамический расчет и профилирование рабочего колеса центробежного компрессора.
- •Газодинамический расчёт центробежного компрессора
- •Расчет компрессора осуществляется в следующей последовательности.
- •Расчет и профилирование рабочего колеса компрессора.
- •Температура, давление и плотность воздуха:
- •Профилирование одноступенчатого рабочего колеса компрессора
- •Расчёт диффузора
- •Расчёт воздухосборной улитки
- •Тепловой расчёт одноступенчатой газовой турбины осевого типа.
- •Список используемых источников
Газодинамический расчёт центробежного компрессора
Цель расчета – определение геометрии проточной части компрессора и частоты вращения его рабочего колеса, обеспечивающих заданные параметры воздушного потока на номинальном режиме. Единственным элементом компрессора, в котором к сжимаемому воздуху подводится энергия, является рабочее колесо. Исходные данные для расчета:
–давление окружающей среды, МПа;
– температура окружающей среды, К;
– расход воздуха через компрессор, кг/с;
– удельная работа адиабатического сжатия в компрессоре, Дж/кг.
Расчет компрессора осуществляется в следующей последовательности.
Определяются параметры воздушного потока на входе и выходе из компрессора и основные геометрические размеры ступени.
Полное давление (давление торможения) на входе в компрессор.
где, – потери давления в воздушном фильтре. Статическое давление воздуха на выходе из компрессора
где МПа – потери давления во впускном коллекторе двигателя (между компрессором и поршневой частью). При наличии охладителя наддувочного воздуха потери давления увеличиваются до МПа.
Ориентировочная окружная скорость рабочего колеса компрессора, обеспечивающая требуемое повышение давления в компрессоре:
Скорость воздушного потока на входе в компрессор:
Ориентировочно скорость на входе в компрессор составляет 50 – 100 м/с.
Плотность воздуха во входном сечении компрессора а-а (рис. 3):
где – температура заторможенного потока. При расчете компрессора принимается равной .
Объемный расход воздуха через компрессор:
Ориентировочный наружный диаметр рабочего колеса компрессора:
где – коэффициент расхода, имеющий оптимальные значения Ф = 0,075...0,095 и нежелательные:
В соответствии с ГОСТ 9658-81 выбирается ближайший к рассчитанному номинальный базовый диаметр колеса компрессора.
Коэффициент расхода соответствующий принятому диаметру рабочего колеса:
Полученное значение коэффициента расхода необходимо проверить на оптимальность и допустимость. Число лопаток рабочего колеса компрессора выбирается из пределов
При выборе необходимо учитывать, что меньшие значения применяются для колес меньшего диаметра.
Расчет и профилирование рабочего колеса компрессора.
Целью расчета является определение геометрических характеристик проточной части рабочего колеса и основных размеров его лопаток (рис. 3). Расчет выполняется в следующей последовательности.
Определяется относительный диаметр рабочего колеса в сечении 1-1 (рис. 3) обеспечивающий минимальную относительную скорость на входе в рабочее колесо компрессора .
где – втулочное отношение; – коэффициент сжатия воздушного потока. Меньшие значения соответствуют большим окружным скоростям; – коэффициент стеснения потока на входе в колесо. Меньшие значения соответствуют большему числу лопаток и меньшему диаметру колес.
Рисунок 3 Основные геометрические характеристики центробежного компрессора
Диаметр входа, в рабочее колесо обеспечивающий минимальную относительную скорость :
Определяется относительный диаметр колеса на входе:
Определяется диаметр втулки рабочего колеса:
Определяется отношение диаметра втулки колеса к диаметру на входе:
Определяется относительный средний диаметр входа в рабочее колесо:
Определяется коэффициент уменьшения теоретического адиабатного напора:
Численное значение коэффициента напора:
Определяется окружная скорость на наружном диаметре рабочего колеса:
Уточняем значение коэффициента расхода:
Отличие от ранее принятого значения 5 %.
Определяется площадь входного сечения рабочего колеса компрессора:
Определяется полное давление во входном сечении:
Безразмерная плотность воздушного потока:
где , – температура заторможенного потока, принимаемая равной температуре окружающей среды; m – коэффициент, характеризующий физические свойства газа
Определяются параметры торможения потока воздуха на входе:
Определяются параметры воздушного потока: