Окончательный расчет параметров потока на входе и геометрических параметров входного сечения рабочего колеса

13. Окончательный расчет параметров потока на входе и геометрических параметров входного сечения рабочего колеса.

Значение  принимаем полученным в п.10.

Совпадение  и полученного хорошее.

14. Окончательный расчет параметров потока на выходе и геометрических параметров выходного сечения рабочего колеса.

В виду незначительного изменения  и соответственно , величины  остаются теми же.

Величина  не пересчитывается.

Величины ,  и  можно не уточнять.

По таблицам газодинамических функций

- коэффициент, учитывающий загромождение выходного сечения поперечным слоем, по результатов экспериментов изменения в пределах . Большая величина соответствует меньшим расходам воздуха.

 - коэффициент, учитывающий… выходного сечения лопатками.

 - число лопаток колеса.

 - толщина лопатки на выходе из колеса.

Для выполненных компрессоров с расходом воздуха  и  Для литых колес закрытого типа, у которых выходные кромки не удается механически обработать , у колес с  .

Так как, проектируемый компрессор малорасходный и колесо предполагается сделать полуоткрытым с механической обработкой лопаток, принимаем

Высота лопатки на выходе получилась удовлетворительной (h₂>0,005 м). Если потребуется увеличить h₂, следует уменьшить величину  в пределах рекомендованного в п.11 диапазона и повторить расчет с момента уточнения  (п.12)

, что приемлемо (см. п.11)

II-2 Расчет параметров потока на входе в радиальный лопаточный диффузор.

В рассматриваемом примере  незначительно превышает единицу. Поэтому отношение  выбираем равным 1,1. В связи с абсолютно малым размером высоты лопатки на выходе из колеса, принимаем h₃=h₂. В других случаях при выборе геометрических параметров безлопаточного диффузора следует руководствоваться разделом 2.1 [ ].

При расчете параметров потока на выходе из безлопаточного диффузора, кроме рассчитанных параметров на выходе из рабочего колеса и выбранных величин  и h₃ необходимо дополнительно задать значение коэффициентов сопротивления  и.

Потери в безлопаточном диффузоре складываются из потерь на трение, потерь, связанных с торможением потока (диффузорностью), с выравниванием относительных скоростей , по шагу лопаток и с неравномерностью поля абсолютных скоростей  по высоте канала .

Выделить и подсчитать отдельные виды потерь не представляется возможным, поэтому работу безлопаточного диффузора характеризуют суммарной величиной потерь , определяемой по формуле потерь на трение:

, но с увеличением и неизменным по радиусу значением

В ядре потока окружная составляющая абсолютной скорости  изменяется вдоль радиуса по закону , а у боковых стенок безлопаточного диффузора циркуляция за счет сил трения уменьшается.

При  (приближенно с ошибкой менее 1%)

При

 (принимается);

При  а также при  для определения потерь и соответственно параметров потока на выходе из безлопаточного диффузора вся его радиальная протяженность разбивается на несколько участков, на которых рассчитываются потери и значения .

Порядок и результаты расчета параметров потока на выходе из безлопаточного диффузора представлены в таблице 3.

Таблица 3

№	Формула	Результат		Размерность	Примечание
1		2,29			Принимается в 1ом приближении
2		1,1
3		0,2292		м
4		0,0078		м
5		1,05
6		0,025
7		0,01
8		1 прибл.	2 прибл.		В 1ом приближении принято
		3400,12	3432,38
9		0,976	0,976
10		490,73	490,73	кПа
11		340,14	340,37		В 1ом приближении принято
12		0,8501	0,8503
13		0,8793	0,8794
14		0,00561	0,00561
15		0,4861	0,4861
16		0,322	0,322
17		0,3019	0,3019
18		0,903	0,9033
19		361,5	361,6
20		120,85	120,85
21		2,478	2,478
22

Параметры, полученные во 2 приближении можно считать окончательными.

Расчет параметров на выходе из радиального лопаточного диффузора (РЛД)

Сначала необходимо выбрать тип радиального диффузора (лопаточный или канального типа, одно или двухрядный, патрубочного типа и т.д.). Выбор типа диффузора больше влияние оказывают конструктивные соображения (габаритные размеры, требования и максимальные толщины лопаток, параллельность стенок в меридианальном сечении и т.д.).

При расчете параметров на выходе из радиального лопаточного диффузора кроме параметров потока на входе () необходимо задать величины .

Рассмотрим вариант однорядного РЛД, выполненный в виде решетки тонких профилей с острыми входными кромками.

Таблица 4. Порядок расчета средних значений параметров потока на выходе из РЛД.

№	Формула	Результат	Размерность	Примечание
1		1,3		- Для однорядного РЛД   в составе радиально осевой выходной системы - Для двухрядного РЛД -
2		0,298	м
3		1		Обычно . Если , то ,  - угол расширения канала РЛД в меридиональной плоскости.
4		0,0078	м
5		2,0		Для однорядного РЛД  может доходить до , при этом величина . Для двухрядного РЛД Для трехрядного РЛД  при этом
6		0,954			0,8	0,85	0,9	0,95	1,0
					0,913	0,913	0,956	0,94	0,926
					0,95	0,951	0,943	0,928	0,909
7		1,05
8		0,001878
9				при  при  при
10		0,001924
11				Величина  должна находиться в пределах
12
13		21		Число лопаток диффузора (округляется до целого)
14		1,0218		- толщина выходной кромки лопатки
15		2,022
16		468,16	кПа
17		4,6215
18		478,5	к
19		0,5178
20		0,3496		Таблицы Г-Д функций
21		439,04	кПа
22		468,74	к
23		139,94
24		76,425
25		117,2278
26		0,007299
27		3,01169

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

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

Согласно экспериментальным данным коэффициент восстановления полного давления в радиально-осевом повороте (РОП)  может быть принят равным , а коэффициент потерь в осевом спрямляющем аппарате (ОСА) при геометрической степени диффузорности  и угле изгиба лопатки  - . Коэффициент загромождения

Порядок расчета представлен в таблице 5.

Таблица 5.

№	Формула	Результат	Размерность	Примечание
1		0,00936	М	- внутренний радиус поворота ОСА
2		0,3167	М	Внешний диаметр поворота ОСА
3		461,138	кПа	Меньшее значение  соответствует меньшему значению отношения
4		84,07
5		3,4043
6	В 1ом приближении принимаем
7		3,216
8		0,0062
9		0,3289	М
10		0,0061	М
11		0,3228	М
12		108,22
13		137,07
14		0,3424
15		0,9322 0,9432 0,5247		По таблицам Г-Д функций
Отличие  от принятого значения  менее 0,2%. 2ое приближение не требуется
16		0,7768
17
18		428,87 3,2109	кПа
19		0,3289	М	(принимается)
20		0,3167	М	(принимается)
21				Задается
22		1,65
23		0,03
24		1,05
25		0,8228	М
26		0,0061	М	Принимается
27		281,82	Дж
28		0,98
29		451,9	кПа
30		478,5	К
31		0,317
32		0,205		По таблицам Г-Д функций
33		82,6
34		4,46
35		0,9756		По таблицам Г-Д функций
36		440,87
37		0,79

Полученные результаты можно считать удовлетворительными, тем более что в составе двигателя потери с выходной скоростью  относят к компрессору и фактически  определяется по величине  (замеренной на кожухе камеры сгорания).

Расчет выходной системы, состоящей из многорядного лопаточного диффузора или однорядного с лопатками клиновидной формы производится по этой же методике, но с учетом особенностей каждой из этих схем. Например, толщина клиновидной лопатки на выходе (на ) выбирается с учетом диаметра технологического отверстия и его расположения на лопатке.

Необходимость использования осевого диффузора во всех случаях определяется величиной скорости . Если , то применение ОСА не имеет смысла.