Расчёт параметров потока на выходе из радиального лопаточного диффузора

16. Расчёт параметров потока на выходе из радиального лопаточного диффузора

;

;

=0,945;

;

;

при

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

из таблиц ГДФ

;

;

;

;

;

;

.

Так как скорость  (максимально допустимой величины на выходе из компрессора), то необходимо использовать дополнительный осевой диффузор, предварительно развернув поток на  в меридиональной плоскости.

17.Расчет параметров на входе в осевой диффузор и на выходе из него.

;,

;

;

;

.

В 1^ом приближении принимаем

;

;

;

;

;

;

;

;

;

; ; ;

Отличие  от принятого значения  менее 0,2%. 2^ое приближение не требуется

;

;

;

;

;

;

, ;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

3.Профилирование элементов ЦБК

Профилирование рабочих колес центробежных компрессоров производится в меридиональном и цилиндрическом сечениях.

В настоящее время имеется достаточно много подробных методик профилирования (Холщевников К.В., Бекнев В.С., Селезнев К.П. и др.). Все они, в той или иной мере, связаны с существующими технологиями изготовления рабочего колеса, которые постоянно совершенствуются. В связи с этим возникла необходимость уточнения некоторых положений методологии профилирования, а именно:

Профилирование вращающегося направляющего аппарата (ВНА) радиального колеса с комбинированной средней линией лопатки.

Профилирование скелетной линии реактивного колеса и наращивание на нее тела лопатки.

Профилирование радиального клинового диффузора с точным определением координат всех точек профиля.

Рассматривается также один из способов профилирования меридионального отвода рабочего колеса.

Профилирование рабочего колеса в меридиональном сечении

Исходные данные:

мм, мм - наружный и втулочный диаметры во входном сечении колеса;

мм, мм,  - диаметр, высота и угол лопатки в выходном сечении колеса.

мм - осевая протяженность колеса.

При профилировании меридионального обвода задаются каким-либо видом кривой для наружного обвода и некоторым законом изменения кольцевых площадей вдоль канала , где  - текущее значение кольцевой площади;

 - кольцевая площадь входного сечения;

 - относительная длина меридионального обвода;

 - текущая длина обвода, отсчитываемая от входного сечения;

 - полная длина обвода.

В качестве базовой линии используется кривая наружного обвода. Для ее получения используют графический метод построения параболы. Вертикальный и горизонтальный отрезки, делят на равное число частей и соединяют соответствующие точки. Около полученной ломаной проводится огибающая, которая и является наружным обводом меридионального профиля рабочего колеса.

Для построения внутреннего обвода используют уравнение площади боковой поверхности усеченного конуса, разбив сектор в 90° на 10 равных частей

м²,

где  - наружный и внутренний радиусы i сечения,  - угол при основании конуса I сечения.

Тогда

,м.

График  выбираем соответствующим расчетному значению

.

Таблица 1 Профилирование рабочего колеса

	,мм			,мм
1	5,000967	0,0916	1,0156	54.8636
2	10,051170	0,184	1,0261	55,6086
3	15,232706	0,2789	1,0226	56,8703
4	20,581110	0,3768	0,9964	58,8031
5	26,208884	0,4799	0,9544	61,5773
6	31,699344	0,5804	0,8978	65,2819
7	37,381151	0,6844	0,8264	69,8422
8	43,100436	0,7892	0,7331	75,0282
9	48,840253	0,8943	0,6342	80,5769
10	54,615699	1,0	0,5156	86,3

Результаты расчетов сводятся в таблицу:

Рис.1.Наружный и внутренний меридиональные обводы РК

 

Профилирование ВНА

м –

осевая протяженность ВНА.

Профилирование ведется по закону постоянной циркуляции:

1. В периферийном сечении (рис.2).

 - угол лопатки.

, где  - угол атаки.

Рис.2 Профилирование ВНА на периферийном радиусе

2. В среднем сечении (рис.3).

 - угол лопатки.

, где  - угол атаки.

Рис34 Профилирование ВНА на среднем радиусе

3. Во втулочном сечении(рис.4).

 - угол лопатки.

, где  - угол атаки.

мм.

Рис.4 Профилирование ВНА на втулочном радиусе

Профилирование Радиального лопаточного диффузора

Исходные данные:

;  - углы входа потока.

;  - угол выхода потока.

мм - радиус входа в диффузор;

мм - радиус выхода из диффузора.

Радиус скругления лопатки:

.

Радиус расположения центра R,мм:

 - угловой шаг по решетке.

Профилирование осевого лопаточного диффузора

Профилирование ведется графическим методом по известным углам входа  и выхода  потока. Лопатки изготавливаются из стальных (20Х13) пластин, изогнутых по одному радиусу мм.

Шаг по решетке выбирается исходя из оптимальных условий: мм.

Число лопаток:

.

4. Расчет на прочность

Максимальные напряжения испытывает периферийная входная кромка ВНА, поэтому нет необходимости производить полный расчет колеса методом двух расчетов, а достаточно лишь оценить это напряжение.

 

Таким образом, материал лопатки выдерживает заданную нагрузку.

Список литературы

1. Ладошин А.М. Яковлев В.М., под редакцией Землянского А.В. Методическое пособие "Расчет и проектирование центробежного компрессора ГТД"

2. Ладошин А.М., Романова Е.А., Яковлев В.М., под редакцией: Землянского А.В. Методическое пособие "Профилирование рабочего колеса центробежного компрессора"

3. А. М. Ладошин, А. В. Князев, под редакцией: А. В. Землянского. Методическое пособие "Проектирование выходной системы ступени центробежного компрессора".

4. Г.С. Скубачевский. "Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей", издание 3-е, переработанное и дополненное.- Издательство "Машиностроение", Москва, 1969г.

5. В.И. Анурьев "Справочник конструктора-машиностроителя" в трех томах, издание 5-е, переработанное и дополненное.- Москва "Машиностроение", 1980г.

6. К.В, Холщевников " Теория и расчет авиационных лопаточных машин".- Москва, издательство "Машиностроение", 1970г.