Дейч М.Е. - Техническая газовая динамика (1062117), страница 58
Текст из файла (страница 58)
7-35,б). В ступени с малым расстоянием между соплом и диффузором (х = 0), кроме рассмотренного первого предель- Рис. 7-33. Спектры потока в ступени вжектора. а — скачок плетневая в ра«швряшыеася часта Лвффуаора; ре— у = дсу ата: ра = 0,81 авш; 6 — отрыв потова в лвффуаоре (енауялнэа- пвя погона параин нашатыря, опыты МЭНЬ ного режима (критическая скорость достигается в туыходном сечении горловины: Ха=1), может возникнуть и второй предельный режим, соответствующий критвческой скорости пассивного газа в сечении 2 (1, = 1). 7-7. ВЫБОР ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТУПЕНИ ЭЖЕКТОРА При расчете ступени эжектора заданными, как правило, являются: параметры и расход активного газа (уу„Т„, т), параметры и расход пассивного газа (роа, ра, Т„, х) и необходимая степень сжатия а„.
Тогда по уравнениям (7-34) и (7-35) определяется основной геометрический параметр ступени ут /г (при условии 7.,= 1). Как нетрудно заме„л с тить, увеличение расчетных коэффициентов эжекции приводит к росту параметра Р. /Р... возрастание расчетных степеней сжатия — к уменыйеник) этого параметра. Перед определением Р.л/Р., необходимо рассчитать сопло. Г!ри заданных значениях рю р, р, расчет сопла элементарно производится по таблицам газодинамических функций, При этом давление в выходном сечении на расчетном режиме следует выбирать несколько ббльшим р . Р».
Для низконапорных эжекторов можно применять суживающиеся сопла. Влияние всех основных геометрических параметров эжектора, не поддающихся расчету, можно оценить по опытным данным. Различные варианты ступени сопоставляют при наивыгоднейших условиях: при оптимальном расходе эжектирующего газа (оптимальном начальном давлении) и при оптимальном расстоянии между соплом и диффузором. Сравнение исследуемых вариантов целесообразно производить по предельным характеристикам ступени а „ = = /1к ). Характер зависимости давления в камере смешения от х пРи постоЯнном давлении Р, показывает, что Р,/Ро меняется периодически при изменении х=х/с1, (Ы, †диаме выходного сечения сопла), если поток на входе в днффузор сверхзвуковой (рис.
7-36). При больших значениях х давление р непрерывно увеличивается с ростом х (в этом случае скорость на входе в днффузор дозвуковая). Пе ио- Р дическнй характер зависимости р, от х при М, > 1 объясняется волновой структурой потока. Если при перемещении сопла относительно диффузора на стенку входной части попадают скачки, импульс от стенки уменьшается 1снижается 1„ ) и давление в камере увеличивается.
Наоборот, если на входе в диффузор расположены волны разрежения, давление в камере смешения возрастает. Изменение коэффициента эжекции при этом происходит по характеристике ступени, соответствующей постоянному давлению за диффузором Гр,/Рв = сопз1). Как показывают опыты, х,„, соответствует такое положение сопла, когда смешанная струя приблизительно вписывается в горловину диффузора; однако при этом должно быть удовлетворено основное требование: поверхность смешения активной струи должна быть достаточной для присоединения заданного количества пассигпого газа. 444 Можно приближенно рассчитать расстояние между соплом и горловиной диффузора' по эмпирической формуле Х=5Ук и затем для контроля определить диаметр струи на расстоянии х от выходного сечения сопла с)„, = 1 + 0,35х. а Б ч Рис 7-36. Зависимость давления в камере смешения ра)р, =- р„ от расстояния между соплом и диффузором х= л/ае а — м,= ь г — м = ьая; а — м,= ьаи ч — м,= = 2,1ы 5 — м,= цаа.
При проектировании эжектора для заданного коэффициента эжекцни диаметр струи должен несколько превышать (примерно на 10'/,) диаметр горловины диффузора. Представленные на рис.?-37 кривые иллюстрируют влияние основного геометрического параметра Р, /Р,, (прн Р. =сопз1). По мере увеличения Р,, (или ьг,) при прочих л ' Отрицательные значения х соответствуют такому расположеаию сопла, когда его выходное сечение находится правее входного сечения горловины. 445 ы ф А» о Ю ф н я н ф ф.
ф И ф з !» ~ „ 1 6 ! й. !»!» 6 ~,й ф К Р »! А» р ф ф ф ф ф ф ф '» !!» ф ~ф ф равных условиях кривые р~ (х) снижаются. Объяснений этого факта дает анализ уравнения неразрывности (7-40). Так как на предельном режиме при оптимальной длине горловины скорость А, = 1, а следовательно, и 7, =: 1, то для ,, == 1 имеем (полагая, что р„ =р,): Г„ р„= р„—" (1+.).
С увеличением расхода активного газа 6„ т. е. отис шения Г„/Г Ал растет и ре„я (при р, и А постоянных) Следовательно, при постоянном противодавлении р, разность р, — р!„4 будет уменьшаться, пока р, не станет равным р!„. При дальнейшем увеличении отношения Г,, — р — р становится меньше нуля, т. е. аппарат пере- А 4Пр ''А ходит на запредельные режимы, что должно сопровождаться уменьшением А„и ростом р (р,=сопз1). Г "А Влияние отношения — (или М,) на величину давления ! в камере смешения можно проследить по рис.
7-37,б. С ростом числа М, минимальное давление в камере смешения уменьшается и при М, = М А, = 2,95 достигает наименьшей величины. При этом давление в камере смещения и давление на срезе сопла сближаются, потери в струе уменьша:отея. Характерно, что с увеличением А влияние параметра Г,/Г„, резко снижается и при значениях А = 0,1 почти не обнаруживается; кривые А (А) на этом участке практически А сливаются. Опыты показали также, что оптимальные значения углов раствора сопла составляют 7 = 12 †: 24!!. На эффективность ступени эжектора большое влияние оказывает длина горловины. При всех расходах зжектируемаго газа увеличение длины горловины от 1, = 0 до /„,=4 приводит к резкому повышению предельной степени сжатия (рис.
7-38). Дальнейшее удлинение горловины не вызывает заметного изменения предельной характеристики при заданном значении Г„„/Г„,, Величина 1„А меняется при изменении основного геометрического параметра сту447 пени г'„ /г,, Для условий, в которых работают обычно эжекторы с изобарвческим участком смешения, длину горловины следует выбирать в пределах 4 — 8 диаметров горловины. Для ступеней с х =.0 1, „, увеличивается до 10 — 12.
Диффузоры эжекторов с короткой горловиной плохо работают на переменных режимах. В этом случае поток 5 0 а 1 Рнс. 7-38. Влияние длины горловины даффузора на предельную ха- рактеристику зигектора. на входе в расширяющуюся часть может быть сверхзвуковым, что приводит к образованию скачков и резкому возрастанию потерь в расширяющейся части. При взаимодействии струи со стенкой входного участка последняя воспринимает часть скоростного напора, которая тем больше, чем больше угол конусности входного участка. Поэтому желательно выполнение входного участка с небольшим, около 20о, углом сужения.
Однако при этом длина входного участка увеличивается. В тех случаях, когда эжектор стабильно работает на режимах, близких к расчетным, можно допускать угол Т„, до 50о, обеспечивая плавное сочленение входного участка с горловиной. При нормальной горловине (г' = 45(, ) лучшая характеристика получена с коротким входным участком и углом Т, = 19о. Прн 1. =0 хорошие результаты показал удлиненный входной участок. Результаты исследования различных выходных участков диффузора показали, что лучшими оказались выходные участки с углами раствора 5 и 8о.
Меньшие углы конус- 448 ности Т„, и Т целесообразно выбирать при малой длине горловины; в этом случае во входной и выходной частях диффузора происходит частичное выравнивание смешанного потока. ГЛАВА ВОСЬМАЯ ТЕЧЕНИЕ ГАЗА ЧЕРЕЗ РЕШЕТКИ ТУРВОМАШИН 8Л. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РЕШЕТОК. ОСОБЕННОСТИ ПОТОКА В РЕШЕТКАХ ' Преобразование энергии в ступени тур бом а шины ,происходит в результате взаимодействия потока газа с неподвижными и вращающимися лопатками, которые образуют направляющую н рабочую решетки.
Решетки турбомашин в общем случае представляют собой систему лопаток одинаковой форьчы, равномерно размещенных на некоторой поверхности вращения. Частньам случаем пространственной решетки является кольцевая, решетка с радиально установленными лопатками, расположенными между сооснымн цилиндрическ~ими поверхностями вращения.
Протекая через решетку, поток газа изменяет скорость и направление своего движения. При этом на решетку-- действует сила реакции. На вращающихся решетках турбины эта сила совершает работу; вращающиеся решетки компрессоров, наоборот, увеличивают энергию протекающего газа.
В неподвижных решетках энергетического обмена с окружающей средой не происходит; здесь осуществляются необходимые,преобразования энергии для получения требуемой скорости и поворот потока. Классификация решеток может быть произведена по различным параметрам. В зависимости от расчетных условий обтекания и соответствующих им геометрических параметров профиля и канала различают трн основных типа решеток: а) к о н ф у з о р н ы е — используются в турбинах в качестве как сопловых или направляющих (неподвижных), так и реактнвны~х рабочих (вращающихся); ' $8-1 написан для первого издания Г.
Ю. Степановым, 449 451 б) а к т и в н ы е — используются в турбинах в качестве рабочих (вращающихся); в) д~и ф ф уз о р н ы е решетки — используются в компрессорах в качестве как направляющих (неподвижных), так и рабочих (вращающихся) В зависимости от общего направления движения газа по отношению к оси вращения решетки подразделяются Рис.
ВЧ Геометрические параметры решетки о — колнценак Сцилнндриеескап) решетка, б — прннолинейиаа решетка, о-пло. скан решетка. на осевые и радиальные. В некоторых конструкциях машин поток газа движется под углом к оси вращения (диагональные решетки). К числу важнейших геометрических параметров кольцевой (цилиндрической) решетки относятся: средний диаметр И, длина (высота) лопатки 1, ширина решетки В, шаг профилей на среднем диаметре 1, хорда Ь, угол установки ру и другие параметры профиля и канала (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
