Расчет центробежного компрессора

Лабораторная работа №2

Параметры окружающей среды [МПа], [К].

3.2.1. Давление заторможенного потока на входе во входное устройство

, МПа

где МПа- сопротивление воздушного фильтра.

3.2.2. Температура заторможенного потока на входе , К.

3.2.3. Скорость потока на входе м/с.

3.2.4. Температура воздуха на входе

, К.

где k- показатель адиабаты воздуха, k = 1, 4.

3.2.5. Давление и плотность воздуха , МПа;

, кг/м .

3.2.6. Площадь входного сечения входного патрубка , м^3.

Диаметр , мм.

3.2.7. Площадь сечения на входе в колесо

3.2.8. Скорость воздуха на входе в рабочее колесо , м/с.

Так как плотность неизвестна, в первом приближении примем .

3.2.9. Температура на входе в рабочее колесо

, ⁰К.

3.2.10. Потери во входном патрубке , Дж/кг,

где - коэффициент потерь входного патрубка, -для осевого;

- для криволинейного.

3.2.11. Показатель политропы воздуха во входном патрубке

3.2.12. Давление на входе в колесо

, МПа

3.2.13. Плотность воздуха

, кг/м³

Определяем процент ошибки при допущении , по формуле %= %.

Если ошибка превышает 5%, расчет с п.3.2.8. следует повторить с новым значением плотности .

3.2.14. Адиабатная работа сжатия в компрессоре

, кДж/кг

3.2.15. Окружная скорость колеса на наружном диаметре

, м/с

где -напорный КПД зависит в основном от диаметра колеса D₂, =(1, 15 1, 35) - для компрессора с безлопаточным диффузором, =(1, 30 1, 45) - с лопаточным диффузором.

В современных компрессорах u₂ должна быть 450 м/с.

3.2.16. Коэффициент расхода компрессора

Оптимальное значение = 0, 2 0, 35, если значение отличается от оптимального, необходимо изменить скорость или .

3.2.17. Основные размеры колеса.

Диаметр втулки , мм.

Диаметр колеса на входе , мм.

Расчет параметров проводить на среднем диаметры колеса. Для выполненных колес

Средний диаметр на входе в колесо , мм.

Число лопаток

3.2.18. Частота вращения компрессора

, мин ^-1.

3.2.19. Принимаем движение потока осевым, то есть тогда

меридиональная скорость на входе в колесо

, м/с

где - коэффициент загромождения на входе в колесо, учитывающий толщину лопаток, . Без предварительной закрутки потока .

3.2.20. Окружная скорость на среднем диаметре.

, м/с.

3.2.21. Угол входа потока на среднем диаметре.

3.2.22. Угол установки лопатки

где - угол атаки, =2 3⁰;

Оптимальное значение угла , при отличии угла от оптимального, расчет необходимо уточнить за счет изменения скорости или .

3.2.23. Относительная скорость входа потока

, м/с.

3.2.24. Число Маха на диаметре D₁ в относительном движении

где

, м/с.

Во избежание значительного уменьшения КПД должно быть < 0, 95, в противном случае необходимо изменить значения скоростей u₁ или с_1m.

3.2.25. Потери на входе в колесо

, Дж/кг,

где - коэффициент потерь, =0, 1 .

3.2.26. Потери на поворот потока и трение в межлопаточных каналах рабочего колеса

, Дж/кг,

где - коэффициент потерь, =0, 1 .

Радиальная составляющая абсолютная скорость на входе из колеса .

3.2.27. Потери на трение диска колеса о воздух и вентиляцию

, Дж/кг,

где - коэффициент дисковых потерь, =

3.2.28. Коэффициент уменьшения теоретического напора

3.2.29. Температура воздуха за колесом

, К.

3.2.30. Показатель политропы сжатия воздуха в колесе

3.2.31. Давление на выходе из колеса

, МПа.

3.2.32. Плотность воздуха

, кг/м³.

3.2.33. Окружная составляющая абсолютной скорости на входе

, м/с.

3.2.34. Абсолютная скорость на выходе из колеса

, м/с.

3.2.35. Окружная составляющая относительной скорости на выходе

, м/с.

3.2.36. Относительная скорость на выходе из колеса

, м/с.

Радиальная составляющая относительной скорости на выходе .

3.2.37. Угол выхода потока из колеса в относительном движении

3.2.38. Угол выхода потока из колеса в абсолютном движении

Оптимальное значение угла , если это условие не выполняется необходимо изменить значения скоростей с_2r или с_2u.

3.2.39. Ширина колеса на входе

, мм,

где к ₂ – коэффициент загромождения на выходе, учитывающий толщину лопаток, .

Отношение должно быть в пределах .

3.2.40. Температура заторможенного потока на выходе из колеса

, ⁰К.

3.2.41. Геометрические размеры диффузоров.

По согласованию с руководителем можно выбрать компрессор сбезлопаточным диффузором.

При использовании безлопаточного диффузора . В компрессорах с лопаточным диффузором диаметр безлопаточной части диффузора . Наружный диаметр лопаточной части диффузора . Ширина безлопаточной части диффузора . Ширина лопаточного диффузора .

3.2.42. Абсолютная скорость на выходе из безлопаточного диффузора в первом приближении без учета плотности

, м/с.

3.2.43. Показатель политропы сжатия

,

где - КПД без лопаточного диффузора, = .

3.2.44. Температура на выходе их без лопаточной части диффузора

, ⁰К.

3.2.45. Давление на выходе их без лопаточной части диффузора

, МПа

3.2.46. Плотность воздуха

, кг/м³.

3.2.47. Уточненное значение скорости на выходе из без лопаточного диффузора

, м/с.

Процент ошибки не должно быть более 5%, иначе с п. 3.2.43. необходимо провести перерасчет параметров со значением скорости .

3.2.48. Угол лопатки диффузора на выходе

,

где i₃ - угол атаки, .

3.2.49. Угол лопатки диффузора на выходе

,

где - угол изгиба профиля лопатки, .

3.2.50. Число лопаток диффузора

.

3.2.51. Скорость на выходе из лопаточной части диффузора в первом приближении

, м/с,

где - коэффициент загромождения на входе и выходе из диффузора, .

3.2.52. Показатели политропы сжатия

,

где - КПД лопаточного диффузора, .

3.2.53. Температура на выходе диффузора в первом приближении

, ⁰К.

3.2.54. Давление на выходе

, МПа.

3.2.55. Плотность на выходе

, кг/м³.

3.2.56. Скорость на выходе из диффузора

м/с.

Определяется % ошибки % = 100%, если процент ошибки более 5% необходимо расчет, повторить с п. 3.2.52. со значением скорости .

3.2.57. Скорость на выходе из улитки .

3.2.58. Показатель политропы сжатия

где - КПД улитки

3.2.59. Температура на выходе

, ⁰К.

3.2.60. Давление на выходе

, МПа.

Если полученное значение P _к меньше требуемого, расчета необходимо уточнить до выполнения условия.

3.2.61. Плотность воздуха

, кг/м³.

3.2.62. Площадь сечения выхода из улитки

м².

3.2.63. Действительная степень повышения давления в компрессоре

3.2.64. Действительная адиабатная работа сжатия

кДж/кг.

3.2.65. Напорный КПД

= .

- в начале расчета был принят. Если ошибка более 10%, необходимо провести расчет компрессора с новым значением или изменить величину потерь в элементах компрессора.

3.2.66. Адиабатный КПД компрессора

Значение должно быть не менее 0, 70. Если условие по КПД не выполняются, необходимо повторить расчет компрессора, уменьшив потери в проточной части.

3.2.67. Мощность, затрачиваемая на привод компрессора

кВт.