Методика расчета ступеней компрессора по среднему диаметру
В пределах каждой i -ой ступени компрессора предполагаются цилиндрические поверхности тока, т.е. ; . Поэтому средний диаметр в колесе i -ой ступени . Ниже приводится порядок детального расчета ступеней компрессора, позволяющий определить составляющие треугольников скоростей, густоты решеток, размеры хорды профилей лопаток на среднем диаметре, а также число лопаток. Для примера цифры приводятся только для первой ступени компрессора. В расчетах используются также данные табл. 2.4 и 2.2. 1. Угол потока воздуха на входе в рабочее колесо в относительном движении , где . 2. Относительная скорость воздуха на входе в колесо . 3. Скорость звука на входе в ступень . 4. Число Маха по относительной скорости на входе в рабочее колесо . 5. Густота решетки рабочего колеса на среднем диаметре определяется на основе обобщенных опытных данных, полученных при продувке плоских решеток. Рассчитываются безразмерные величины . По формуле [6] или по графику (рис. 2.2) определяется при густоте , и далее параметр . Затем по формуле [6] или по графику (рис. 2.3) находим густоту решеток , обеспечивающую требуемый поворот потока в ней. Рис. 2.3. Экспериментальная зависимость от при
Густоты рабочих решеток первых (дозвуковых) ступеней обычно составляют 0,6…1,0. Густоты рабочих колес и спрямляющих аппаратов в наиболее нагруженных ступенях, т.е. там, где отношение максимально, и с учетом малых высот лопаток может достигать значений 1,5…1,7. 6. Число лопаток рабочих колес находится, исходя из принятого для каждой ступени удлинения лопаток (отношение высоты лопатки к хорде на среднем диаметре). Удлинение лопаток в первых ступенях , в последних 2…2,5. Принятые значения удлинений по ступеням приведены в табл. 2.4. Тогда число лопаток рабочих колес определяется . Принимая (целое число) уточняем величину = 2,96. 7. Длина хорды рабочих лопаток . 8. Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса . 9. Осевая скорость на выходе из колеса , где и берется из табл. 2.3. 10. Абсолютная и приведенная скорость на выходе из колеса , , где (берется из табл.2.3). 11. Местная скорость звука на выходе из рабочего колеса , где определяется из таблиц ГДФ по значению 12. Число Маха по абсолютной скорости на входе в спрямляющий аппарат . 13. Угол выхода из рабочего колеса в абсолютном движении . 14. Полное давление потока воздуха на выходе из колеса . КПД рабочего колеса на среднем диаметре находится в пределах 0,92…0,94 (принимаем = 0,93 для всех ступеней). Величина коэффициента восстановления полного давления в спрямляющем аппарате . В нашем случае (проверяем) , где - берется из табл. 2.2. 15. Площадь кольцевого сечения на выходе из рабочего колеса ,где находится из таблиц ГДФ по значению . 16. Относительный диаметр втулки за рабочим колесом при - , при - . 17. Диаметр втулки за рабочим колесом при - . Для формы с в этом пункте определяется наружный диаметр за рабочим колесом . 18. Высота лопатки на выходе из рабочего колеса при , при .
19. Относительная скорость воздуха на выходе из колеса . 20. Угол выхода потока из рабочего колеса . 21. Угол поворота потока в рабочем колесе . 22. Угол выхода потока из спрямляющего аппарата равен углу входа в следующую ступень, т.е. (берется из табл. 2.4) . 23. Угол поворота потока в спрямляющем аппарате . 24. Номинальный угол поворота потока при = 1,0 определяется по графику (рис. 2.4) или по формуле . Рис. 2.4. Экспериментальная зависимость густоты решетки от параметра J
В примере для первой ступени , где и ( и берутся в градусах угловых). Затем определяем параметр . 25. Густота решетки спрямляющего аппарата определяется по графику (рис. 2.5) Рис. 2.5. Экспериментальная зависимость относительного номинального угла отклонения потока в решетках от относительного угла выхода потока при
или по формуле (при Е =0,6…1,0), (при Е =1,0…1,4). Густота решетки может иметь такие же значения, как и для рабочих колес (см. п.5). 26. Число лопаток спрямляющих аппаратов находится так же, как и число рабочих лопаток. Удлинение лопаток для спрямляющих аппаратов могут иметь такие же значения, как и для рабочих колес. . Уточняем , тогда . 27. Длина хорды лопаток спрямляющего аппарата . Результаты детального расчета ступеней компрессора приведены в табл. 2.5.
Таблица 2.5
Анализ полученных результатов детального расчета компрессора газогенератора по среднему диаметру ступени показывает, что распределение основных параметров по ступеням выполнено достаточно удачно. Следует отметить, что получившийся большой поворот потока в спрямляющем аппарате последней ступени () и большая потребная густота требуют постановки двух последовательно расположенных спрямляющих решёток.
|