Условные обозначения. Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский

 

 

Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский

Университет

Информационных Технологий, Механики и Оптики

Институт холода и биотехнологий

Кафедра криогенной техники

 

Курсовая работа

ЦЕНТРОБЕЖНАЯ
КОМПРЕССОРНАЯ МАШИНА

Выполнил:

Коцур Д.В.

Гр.4401

Принял:

Любимов А.Н.

Санкт-Петербург

2014 г

Содержание

 

Условные обозначения. 3

Исходные параметры: 3

1. Определение основных геометрических и кинематических параметров H _эф, u ₂, X, n, D ₂, d, D ₀ 3

2. Расчёт рабочих колёс. 3

2.1. Расчет рабочего колеса первой ступени. 3

2.2. Расчет рабочего колеса второй ступени. 3

2.3. Расчет рабочего колеса третьей ступени. 3

2.4. Расчет рабочего колеса четвертой ступени. 3

3. Расчёт лопаточных диффузоров. 3

3.1. Расчет ЛД первой ступени. 3

3.2. Расчет ЛД второй ступени. 3

3.3. Расчет ЛД третьей ступени. 3

3.4. Расчет ЛД четвертой ступени. 3

4. Расчёт выходных устройств. 3

4.1. Расчет ОНА первой ступени. 3

4.2. Расчет ОНА второй ступени. 3

4.3. Расчет ОНА третьей ступени. 3

4.4. Расчет выходного устройства четвертой (концевой) ступени. 3

5. Расчёт потребляемой мощности. 3

Список литературы.. 3

 

Условные обозначения

Q	– объёмная производительность c учетом утечек через думмис, м3/мин
Q¢;	– объемная производительность, м3/мин
G	– массовая производительность, кг/мин
R	– удельная газовая постоянная, Дж/(кг×К)
k	– показатель адиабаты
p	– давление, Па, МПа
ε	– отношение давлений (pк/pн)
Т	– температурапо шкале Кельвина, К
t	– температура по шкале Цельсия, °С
D t	– повышение температуры, °С
ρ	– плотность воздуха, кг/м3
η	– КПД
σ	– число политропы
n	– частота вращения ротора, об/мин
kz	– поправка на конечноечисло лопаток
φ r 2	– коэффициент расхода (отношение скоростей cr 2 / u 2)
φ u 2	– коэффициент теоретического напора (отношение скоростей cu 2/ u 2)
ψ	– коэффициент удельной работы
Ω	– коэффициент реактивности рабочего колеса
ς	– коэффициент потерь
Х	– число ступеней
Н эф	– эффективная удельная работа сжатия (эффективный напор), Дж/кг
kv	– отношение удельного веса воздуха в сечении к его начальной величине
	– коэффициент ускорения на входе в рабочее колесо
c	– абсолютная скорость, м/с
cr 2	– радиальная (расходная) составляющая абсолютной скорости, м/с
cu 2	– окружная составляющая абсолютной скорости, м/с
u	– окружная скорость, м/с
w	– относительная скорость, м/с
M	– число Маха
M u	– условное число Маха
F	– площадь, м2
N потр	– мощность потребляемая, Вт
D, d	– диаметр, м, мм
r	– радиус, м, мм
b	– ширина канала в меридиональной плоскости, м, мм
θ	– угол наклона покрывающего диска, град.
β	– угол лопаток рабочего колеса, град
β'	– угол между направлением относительной скорости и обратным направлением окружной скорости рабочего колеса, град
i	– угол атаки, град
z	– число лопаток
δ	– толщина лопаток, м, мм
Δ	– разность, приращение параметра
R	– радиус профиля лопатки, м, мм
R 0	– радиус центровой окружности лопатки, м, мм
l	– длина, м, мм
τ	– коэффициент уменьшения (стеснения) площади сечения за счёт лопаток
α	– угол лопаток диффузора и обратного направляющего аппа рата, град
α'	– угол между абсолютной и окружной скоростями, град
βтр	– потери мощности от трения колеса в среде сжатого воздуха
βпр	– потери мощности из-за протечек газа через уплотнения
l/ t	– густота решетки
υ	– угол расширения лопаточного диффузора;
KД	– коэффициент диффузорности.

 

 

Рис. 2. Установка нагнетателя:

а – вид сбоку; б – вид в плане

1 – фильтр; 2 – камера фильтров; 3 – торцевая измерительная диафрагма; 4 – заслонка на всасывании; 5 – всасывающий патрубок; 6 –нагнетатель; 7 – фундамент; 8 – мультипликатор; 10 – обратный клапан; 11 – масляный насос; 12 – фундамент под масляные насосы;

13 – маслоохладитель; 14 – антипомпажный клапан

Исходные параметры:

объёмная производительность Q ′ = 1300 м³/мин;

конечное давление (абсолютное) р _к= 0,4 МПа = 4.08 кгс/см²;

рабочая среда – атмосферный воздух (R = 288,4 Дж /кг×К, k = 1,4);

начальное давление (абсолютное) р _н= 0,098 МПа = 1,0 кгс/см²;

начальная температура t _н = 20°С = 293 K.

 

1. Определение основных геометрических
и кинематических параметров H _эф, u ₂, X, n, D ₂, d, D ₀

Принимаем политропный КПД проточной части η_пол = 0,84. Тогда число политропы

.

 

Повышение температуры

°С.

 

Конечная температура

°С.

 

Эффективная удельная работа сжатия (эффективный напор)

.

 

Окружная скорость ограничивается: а) по условиям прочности для стальных дисков u _2max = 280 – 300 м/c, б) по условиям М _u.

Исходя из этих условий, определяем допустимую окружную скорость

 

.

 

Для определения коэффициента теоретического напора принимаем:

b₂ = 48 °; j _{r 2} = 0,26; z ₂/ z ₁ = 24/12.

 

Тогда по формуле Стодолы получаем

j _{u 2} = k _z – j _{r 2} ,

где .

 

Напорный КПД

h_нап ,

где .

 

Коэффициент удельной работы

Y = h_h× j _{u 2} = 0,87 × 0,669 = 0,581.

 

Приближённое число ступеней

.

 

Принимаем, округляя в большую сторону, Х = 4.

 

Требуемая окружная скорость РК

.

112 770

Определим частоту вращения ротора

.

Для этого предварительно оцениваем коэффициент стесненияt₂ @ 0,92и принимаем для первого РК относительную ширину b ₂/ D ₂ = 0,065.

Объёмная производительность c учетом утечек

,

где η _v – объемный КПД, учитывающий утечки через думмис (η _v = 0,985).

 

Для вычисления k_{v 2} определим коэффициент реактивности Ω и повышение температуры в рабочем колесе D t ₂. Имеем

.

 

°С.

 

.

 

Частота вращения ротора

 

= .

 

Диаметр РК

.

 

Определим расчётный диаметр вала d _в по приближённой формуле, предложенной проф. В.Ф. Рисом

,

где расчетный коэффициент k_d = 0,019 – 0,027; D _{2 m} – среднеарифметический диаметр РК. В нашем случае D _{2 m} = D _2.

Критическая частота вращения первого тона

об/мин.

Таким образом, получаем расчётный (максимальный) диаметр вала

 

Примем диаметры втулок РК 1, 2, 3, 4: d ₁ = 310 мм, d ₂ = 330 мм, d ₃ = 330 мм, d ₄ = 330 мм.

Диаметр всасывающего отверстия рабочего колеса определяем по формуле Поликовского из условия минимума относительной скорости w ₁ = w _1min.

Принимая величины параметров на входе в рабочее колесо k_D = 1,02, k_{v 1} = 0,98, τ₁ = 0,88 и = 1,05, определяем

 

.

 

.

 

(допустимо ≥ 1,65÷1,7).

 

 

2. Расчёт рабочих колёс