125233 (Осевой компрессор), страница 2

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.

5. Профилирование рабочего колеса (спрямляющего аппарата)

Необходимые величины:

;

-густота решётки

Коэффициент, учитывающий форму средней линии профиля

, где ;

Угол атаки

;

Угол изгиба средней линии

;

Угол изгиба входной кромки

;

Угол установки

;

Угол отставания

;

Хорда

b ;

Радиус дуги средней линии:

Шаг решётки на среднем диаметре

;

Число лопаток

;

6. Расчёт треугольников скоростей по высоте лопатки

Расчёт по высоте лопатки ведётся по закону постоянной циркуляции.

7. Построение профиля лопатки

Серия профиля А–40. Сначала строится симметричный профиль, а затем дуга окружности, заданного радиуса, на которую переносятся соответствующие толщины профиля. Для каждого сечения задаёмся относительной толщиной профиля .В данном случае для рабочей лопатки на периферии применяем 5%-ный профиль, на среднем сечении 10%-ный профиль, а в корневом – 20%-ный профиль. Для ВНА и СА берём по всей высоте 10%-ый профиль.

8. Прочностной расчёт

1.Расчёт лопатки на растяжение.

Расчёт произведём последующей формуле:

- плотность материала лопатки (сталь 1Х13)

Лопатка выдержит нагрузку.

9. Описание спроектированного осевого компрессора

Осевой компрессор состоит из ротора, несущего рабочие лопатки всех ступеней, и корпуса со спрямляющими аппаратами и опорами. Данный компрессор имеет ротор смешанного типа, так как его отдельные секции имеют и диски, и барабанные участки. Такая барабанно-дисковая конструкция имеет достаточно большую жесткость и большое критическое число оборотов.

В представленном компрессоре секции соединяются между собой с помощью штифтов.

Каждая секция представляет собой диск с барабанными участками. Барабанные участки секций образуют собой тело равного сопротивления изгибу, отчего конструкция ротора имеет при сравнительно малом весе большую жесткость.

Внутренние полости ротора, образующиеся между дисками, сообщаются между собой через отверстия в теле дисков, чем устраняется осевая нагрузка на диски из-за перепада давления.

Стальные рабочие лопатки закреплены в дисках с помощью хвостовиков типа «ласточкин хвост» и зафиксированы от смещения вдоль паза отгибными замками.

Все диски ротора и задний вал компрессора подвергаются статической балансировке, а собранный ротор динамической.

Ротор компрессора имеет 2 опоры. Передней опорой служит роликовый подшипник, воспринимающий радиальные усилия и допускающий осевые перемещения относительно корпуса.

В задней опоре установлен шариковый подшипник, который нагружен радиальными и осевыми усилиями от роторов компрессора и турбины.

Подшипники охлаждаются маслом. Для предупреждения попадания масла в проточную часть компрессора установлены лабиринтные уплотнения.

Корпус компрессора стальной, сварной конструкции, имеет горизонтальный разъём. Половины корпуса стянуты болтами.

Лопатки спрямляющих аппаратов ступеней входят своими концами в просечки наружных и внутренних колец и привариваются к ним. Каждое полукольцо спрямляющего аппарата закреплено на корпусе болтами.

Направляющий аппарат первой ступени расположен в лобовом картере двигателя. Лопатки закреплены в наружном разъёмном и внутреннем кольцах своими цилиндрическими хвостовиками.

На наружной поверхности корпуса приварены ресиверы, в которых клапаны перепуска воздуха (от помпажа).

10. КНИРС

Влияние числа ступеней на напор и окружную скорость.

При выборе параметров осевого многоступенчатого компрессора обычно прежде всего бывает задана величина степени повышения полного давления р*_к. Затраченная работа на сжатие определяется при заданном р*_к , если известен КПД компрессора (з*_К):

(1)

С другой стороны, затраченную работу можно выразить через средний коэффициент напора и среднюю окружную скорость на периферии компрессора (при D_K≠const):

(2)

где z–число ступеней компрессора.

Сопоставляя выражения (1) и (2), получим

(3)

где

При заданном р*_к число ступеней компрессора тем меньше, чем больше приведённая окружная скорость и чем больше средний коэффициент напора . Входящая в формулу (3) величина изоэнтропического КПД (з*_К) неудобна для оценки числа ступеней z, поскольку её значение существенно зависит от р*_к , поэтому удобнее исходить из величины политропического КПД.