Параметры на входе в рабочее колесо
Конструктивные соотношения на входе в РК влияют на эффективность работы ступени через числа Маха ( На величину МW 1 влияет выбор диаметра входа на лопатки РК
Выбор диаметра входа на лопатки Для определения - коэффициент конфузорности - отношение - втулочное отношение Определим относительную скорость W 1 при отсутствии закрутки на входе (Сu 1=0) из треугольника скоростей на входе
или, т.к.
Рис. 12.23. Конструктивные параметры радиального рабочего колеса
Выразим коэффициент расхода на входе в РК φ;1 через условный коэффициент расхода Ф
где производительность по условиям всасывания в компрессор
Тогда
где Или выразив φ;1
Коэффициент конфузорности можно выразить через отношение площадей
Выражая из полученной формулы произведение
Формулу (12.26) используем в (12.24)
или заменив
Из формулы (12.27) следует, что для снижения скорости W 1 можно с одной стороны увеличивать
В конечном виде формуле для расчета
или для расчета диаметра расточки покрывающего диска D 0 исходя из тех же условий
В формуле (12.29) условный коэффициент расхода заменен на начальную объемную производительность, причем принято, что При конструировании проточной части многоступенчатых компрессоров выполнение условия минимальной относительной скорости при входе в РК каждой ступени обычно не выполняется, т.к. из соображений унификации все РК одной секции выполняются с одинаковыми диаметрами D 0 и D 1. А как следует из формул (12.28) и (12.29), вследствие роста ε;0 (ε;1), значение
Существуют и другие рекомендации на этот счет, например, по данным В.Е. Евдокимова [13], величину, найденную по формуле (12.29), целесообразно увеличивать на 1–5 %, т.е.
Выбор угла установки лопаток βл 1 Входной угол лопаток РК выбирается их условий обеспечения безударного входа потока на лопатки и минимизации чисел МW 1. Из треугольника скоростей на входе при отсутствии закрутки на входе (Сu 1=0)
учитывая, что
Используя формулу (12.25), имеем
или из (12.27)
По формулам (12.30) или (12.31) можно рассчитать входной угол потока из условия минимума скорости W 1, если D 0 (D 1) получены на основании зависимостей (12.28) или (12.29). Если принять ε;0=1, KС =1, KD 1=1 (т.к. они близки к 1), то угол β;1 определяется двумя величинами - D 0 и Dвт
рассматривая предельный случай, когда
С увеличением втулочного отношения Геометрический угол установки лопаток на входе
где допускаемые значения углов атаки для ступеней с ЛД i 1 = 0–3°, а для ступеней с БЛД допускаемые углы атаки выше i 1 = 8–12° [11] из-за меньшей чувствительности БЛД к изменению угла потока на выходе из РК. При проектировании многоступенчатой проточной части для первой ступени обычно принимают безударный вход, т.е. i 1» 0°, а для последующих ступеней, если по соображениям унификации принято D 0 = const и bл 1 = const, угол атаки будет увеличиваться, т.к. уменьшается объемный расход. В случае недопустимо больших значений i 1 для последних ступеней можно отказаться от требования унификации (bл 1 = const) и принимать значения bл 1 из условия i 1» 0°.
Форма входной кромки лопаток При повороте потока от сечения 0-0 к сечению 1-1, у частиц газа, проходящих по большему радиусу вблизи основного диска (rос > rп), абсолютная скорость уменьшается, а вблизи покрывающего – увеличивается (рис. 12.25а). Это приводит к увеличению углов потока β;1 у покрывающего диска и снижению углов β;1 у основного диска (рис. 12.24б). Поэтому во избежание ударного (
а) б) Рис. 12.24. Влияние формы входной кромки лопаток: а) структура потока при повороте; б) треугольники скоростей у основного и покрывающего дисков
Выбор коэффициента конфузорности Влияние коэффициента конфузорности входного участка РК на эффективность работы ступени сказывается через потери энергии на этом участке и потери вследствие высоких чисел MW 1. Коэффициент конфузорности С точки зрения уменьшения потерь благоприятно конфузорное течение на участке между сечениями 0-0 и 1-1 (KC >1), однако это приводит к повышению скорости W 1 и может способствовать росту потерь на начальном участке межлопаточного канала. С другой стороны, применяя небольшую диффузорность на входном участке РК, можно улучшить условия обтекания покрывающего диска и уменьшить срывные явления на этом участке, а значит и уменьшить потери, что в совокупности с уменьшением MW 1 приводит к повышению КПД РК и ступени. В силу этих соображений рекомендации по выбору коэффициента KC следующие:
|
), углы атаки (
), конфузорность входного участка (
).
и угла установки лопаток на входе βл 1. Ограничения чисел Маха (обычно 
) и соответственно относительной скорости (
) во входном сечении связаны с тем, что при превышении числа МW 1 некоторого критического значения, свойственного данной решетке, в самом узком сечении межлопаточного канала («горловом») скорость газа может достигнуть значений больше скорости звука, что приводит к возникновению скачков уплотнения и запиранию канала. Увеличение МW 1 до 0,6 уже приводит к резкому увеличению потерь.
должны быть заданы:
;
;
.
,
и 
, имеем:
. (12.24)
,
.
,
и 
.
. (12.25)
.
и подставляя его в знаменатель формулы (12.25), получим
. (12.26)
,
. (12.27)
.
, (12.28)
. (12.29)
.
должно уменьшаться от ступени к ступени. Поэтому расчет по формулам (12.28) или (12.29) выполняют только для первых ступеней секций, причем допускается отклонение фактического размера D 0 (D 1) от рассчитанного значения 
или 
.
.
,
, 
, 
.
, (12.30)
. (12.31)
,
, получим, используя (12.28) для 
, максимально возможное значение входного угла
.
угол 
, найденный из условия W 1 =min уменьшается.
выбирается по углу потока 
,
) обтекания входной кромки лопатки, ее выполняют скошенной в направлении основного диска.
может быть изменен за счет изменения D 0, D 1, Dвт, b 1 при сохранении постоянными условий выхода из колеса. Однако величины D 0 и D 1 принимаются из условия минимального значения скорости W 1, втулочный диаметр определяется соображениями выбора критической частоты вращения ротора, поэтому изменение KC возможно за счет варьирования ширины колеса на входе b 1.
.
