Осевой компрессор

Московский Государственный Технический Университет

им Н. Э. Баумана

Калужский филиал

Кафедра

К1 – КФ

Расчётно – пояснительная записка к курсовому проекту

по теме

«Осевой компрессор»

Калуга

Содержание

1. Общее устройство и принцип действия осевого компрессора

2. Исходные данные

3. Предварительный расчёт осевого компрессора

4. Поступенчатый расчёт компрессора по средней линии тока

5. Профилирование рабочего колеса (спрямляющего аппарата)

6. Расчёт треугольников скоростей по высоте лопатки

7. Построение профиля лопатки

8. Прочностной расчёт

9. Описание спроектированного осевого компрессора

10. КНИРС

11. Список использованной литературы

1. Общее устройство и принцип действия осевого компрессора

 

Основными принципиальными элементами устройства осевого компрессора являются расположенные попарно венцы вращающихся и неподвижных лопаток. Каждый венец вращающихся лопаток образует рабочее колесо (РК), а каждый венец неподвижных лопаток - спрямляющий аппарат (СА).

Каждая пара РК и СА представляет собой ступень компрессора, т.е. секцию, в которой полностью реализуется его принцип действия с соответствующим повышением давления.

Сочетание ступеней в осевом компрессоре осуществляется конструктивно сравнительно просто, поскольку в нем каждая частица воздуха движется по траекториям, почти равноотстоящим от оси компрессора (отсюда компрессоры и получили название осевых). При допустимом уровне гидравлических потерь возможное повышение давления в одной ступени относительно невелико, поэтому компрессоры всегда выполняются многоступенчатыми.

Благодаря сжатию воздуха плотность его в каждой ступени возрастает, и при неизменном массовом расходе, объемный расход воздуха падает. Поскольку осевая скорость движения воздуха в компрессоре изменяется несильно, то это приводит к необходимости уменьшения проходных сечений, поэтому высоты лопаток по ходу движения воздуха уменьшаются.

2. Исходные данные

Рабочее тело – воздух.

 – давление на входе в компрессор.

 – температура на входе в компрессор.

 – адиабатный КПД компрессора.

G=12 кг/с – расход воздуха.

 – степень повышения давления.

k=1,4 – показатель адиабаты.

R=287,4 Дж/кгК – газодинамическая постоянная.

 – изобарная теплоёмкость.

 – окружная скорость. Компрессор дозвуковой.

 – коэффициент расхода на входе.

 – коэффициент расхода на выходе.

 – степень реактивности первой ступени.

(D_к=const)

3. Предварительный расчёт осевого компрессора

Осевая скорость на входе в компрессор:

Осевая скорость на выходе из компрессора:

1. Первоначальное значение степени повышения давления лопаточного аппарата:

2. Температура заторможенного потока на выходе из компрессора:

3. Температуру газа на выходе из компрессора:

4. Плотность заторможенного потока на выходе из компрессора:

5. Плотность газа на выходе из компрессора:

6. Потеря давления на выходе:

7. Уточняем -коэффициент восстановления полного давления в выходном патрубке:

8. Определяем статическую температуру газа на входе в компрессор:

9. Плотность заторможенного потока на входе в компрессор:

10. Плотность газа на входе в компрессор:

11. Потеря давления на входе:

12. Уточняем :

13. Степень повышения давления лопаточного аппарата:

14. к.п.д. лопаточного аппарата:

15. Работа лопаточного аппарата:

16. Работа компрессора:

17. Мощность компрессора:

Определение геометрических размеров

Площадь проточной части на входе:

Площадь проточной части на выходе:

1.Диаметр корпуса на входе:

2.Диаметр втулки на входе:

3.Высота лопатки на входе:

4.Относительный диаметр втулки на выходе:

5.Диаметр втулки на выходе:

6.Высота лопатки на выходе:

Определение числа ступеней и распределение напоров

Число ступеней округляется до целого значения и  пересчитывается:

Распределение работы по ступеням с использованием коэффициентов напора  можно производить исходя из следующих соотношений:

в первой дозвуковой ступени =(0.5-0.6)

в первой околозвуковой или сверхзвуковой ступени =(0.75-0.85)

в средней ступени - напор максимальный =(1.15-1.2)

в последней ступени =(0.95-1.0)

Распределение К.П.Д. по ступеням

Средним к.п.д. ступеней является заданный политропный к.п.д.. В первых до и околозвуковых ступенях величину к.п.д. следует снижать на 1.5…2.5%, в первой сверхзвуковой ступени на 2…4%. В средних ступенях к.п.д. увеличивается на 1…2% относительно среднего значения. В последних ступенях к.п.д. также снижается на 1.5…2%.

При распределении к.п.д. должно выполнятся условие:

Температура торможения на входе в первую ступень:

Изменение температуры в ступени:

Температура торможения на входе в последующие ступени равна соответственно температурам на выходе из предыдущих ступеней:

Адиабатное изменение температуры в ступени:

Адиабатная температура торможения на выходе из ступени:

Степень повышения давления в ступени:

Произведение всех степеней повышения давления ступеней должно равняться степени повышения давления лопаточного аппарата:

Результаты расчёта сведены в табл. 1.

Таблица 1.

№ ступени			1			2		3		4		5		6		7		8
Dк		м		0,3543	0,3543		0,3543		0,3543		0,3543		0,3543		0,3543		0,3543		0,3543
		м/с		350	350		350		350		350		350		350		350		350
		м/с		175	174,61		172,81		168,97		162,63		153,38		140,90		124,87		115,2
		м/с		174,81	173,71		170,89		165,8		158		147,14		132,88		114,93		105
		____			0,5		0,5		0,5		0,5		0,5		0,5		0,5		0,5
		____			0,99		0,98		0,97		0,96		0,95		0,94		0,93		0,92
		____			0,882		0,886		0,892		0,9		0,912		0,907		0,901		0,891
	К				288		308,159		342,813		381		423		463		501		537
	К				20,159		34,654		38,188		42,080		40,308		37,839		36,067		33,598
	К				17,78		30,703		34,06		37,872		36,760		34,319		32,496		29,935
	К				305,78		338,862		376,876		418,873		459,841		497,708		533,724		567
	____				1,233		1,394		1,393		1,393		1,338		1,284		1,245		1,208
	кдж/кг				20250		34810		38360		42270		40490		38010		36230		33750
	____				0,165		0,284		0,313		0,345		0,331		0,31		0,296		0,275

 

4. Поступенчатый расчёт компрессора по средней линии тока

1 ступень.

1. Действительная работа сжатия:

2. Адиабатическая работа сжатия:

3. Повышение полной температуры в ступени:

4. Полная температура на выходе из ступени:

5. Степень повышения полного давления в ступени:

6. Полное давление на выходе из ступени:

7. Критическая скорость потока на входе и выходе:

;

8. Средний радиус на входе:

,

9 Безразмерная окружная составляющая абсолютной скорости на входе:

10. Направление абсолютной скорости на входе:

11. Приведённая скорость на входе:

12. Газодинамическая функция расхода :

13. Кольцевая площадь на входе в ступень:

14. Кольцевая площадь на выходе из ступени в первом приближении при б₁=б₃:

где

15. Относительный диаметр втулки на выходе из ступени в первом приближении, и :

, ,

16. Безразмерная окружная составляющая абсолютной скорости на выходе:

17. Направление абсолютной скорости на входе:

18. Приведённая скорость на выходе:

19. Действительная кольцевая площадь на выходе из ступени:

20. Действительный относительный диаметр втулки:

21. Средний радиус на выходе из ступени:

.

22. Средний радиус на выходе из рабочего колеса:

23. Безразмерная окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса:

24. Углы потока в относительном движении:

25. Направление потока в абсолютном движении после РК:

26. Углы поворота потока в средних сечениях лопаток РК и СА:

27. Относительная скорость на среднем радиусе на входе в Р.К.:

28. Абсолютная скорость на среднем радиусе входе в СА:

Частота вращения вала компрессора:

Аналогично проводится расчёт для остальных сечений. Результаты расчёта сведены в табл.2.