Диплом_Марков (1231052), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

При проведении испытания турбокомпрессора некоторые параметры невозможно получить прямыми измерениями, поэтому приходится применять косвенный метод измерения. В этом случае на точность определяемого параметра будет влиять точность параметров, которые используются для получения искомого. В рамках данной работы используется методика определения погрешности параметров, изложенная в источнике [9], которая базируется на порядке обработки измерений.

5.1 Определение погрешностей при получении характеристик компрессора

В соответствии с порядком проведения обработки измерений необходимо определить:

• коэффициент затраченного напора:

; (5.1)

• КПД компрессора:

. (5.2)

В соответствии с методикой [9] для определения погрешности косвенных измерений, необходимо сначала прологарифмировать выражение косвенного параметра:

.(5.3)

Затем надо продифференцировать полученное выражение:

. (5.4)

Тогда погрешность косвенного измерения будет равна:

. (5.5)

С учетом того, что в состав ошибки входят и вероятностная, и систематические составляющие, последнее выражение принимает вид:

, (5.6)

где , – предельные относительные погрешности измерения , ;

здесь и ниже величина в случае доверительной вероятности ; если же , то .

По аналогии с вышеописанной методикой, получим предельную относительную погрешность определения :

; (5.7)

(5.8)

(5.9)

,(5.10)

где , , , , – предельные относительные погрешности измерения , , , , . Значения этих погрешностей необходимо брать из паспортных данных датчиков, измеряющих эти величины.

5.2 Определение погрешностей при получении характеристик турбины

В соответствии с порядком проведения обработки измерений необходимо определить:

• параметр нагруженности:

; (5.11)

• степень понижения давления:

; (5.12)

• параметр мощности:

; (5.13)

• параметр крутящего момента:

; (5.14)

• КПД турбины:

; (5.15)

• параметр расхода:

. (5.16)

По аналогии с вышеизложенной методикой, получим предельные относительные погрешности определений этих величин.

Для параметра нагруженности:

; (5.17)

(5.18)

(5.19)

(5.20)

Для степени понижения давления:

; (5.21)

; (5.22)

; (5.23)

. (5.24)

Для параметра мощности:

; (5.25)

; (5.26)

; (5.27)

. (5.28)

Для приведенного крутящего момента:

; (5.29)

; (5.30)

; (5.31)

. (5.32)

Для КПД турбины:

; (5.33)

(5.34)

(5.35)

. (5.36)

Для параметра расхода:

; (5.37)

; (5.38)

; (5.39)

. (5.40)

5.3 Определение погрешностей при получении характеристик турбокомпрессора

В соответствии с порядком проведения обработки измерений необходимо определить:

кпд турбокомпрессора

, (5.41)

приведенный расход воздуха через компрессор

; (5.42)

коэффициент изоэнтропического напора компрессора

(5.43)

степень повышения давления в компрессоре

. (5.44)

По аналогии с вышеизложенной методикой, получим предельные относительные погрешности определений этих величин.

Для КПД турбокомпрессора:

(5.45)

(5.46)

(5.47)

(5.48)

Для приведенного расхода воздуха через компрессор:

; (5.49)

; (5.50)

; (5.51)

. (5.52)

Для коэффициента изоэнтропического напора:

;(5.53)

(5.54)

(5.55)

.(5.56)

Для степени повышения давления в компрессоре:

; (5.57)

; (5.58)

; (5.59)

. (5.60)

6 Термогазодинамический расчет турбокомпрессора

Для термогазодинамического расчета экспериментальной установки используется методика расчета, представленная в источнике [8]. Целью проведения газодинамического расчета является определение геометрических размеров основных узлов и термогазодинамических параметров в характерных сечениях турбокомпрессора, обеспечивающего требуемую производительность и напор при заданной эффективности.

6.1 Газодинамический расчет центробежного компрессора

Исходные данные:

• Степень повышения давления в компрессоре – ;

• Расход воздуха – ;

• Диаметр на выходе из рабочего колеса ;

• Параметры воздуха на входе в компрессор – , ;

• Теплофизические константы (для воздуха) – , .

6.1.1 Предварительный расчет центробежного компрессора

На предварительном этапе расчета используется одномерная модель рабочего процесса. Схема ЦБК представлена на рис. 6.1.

Обозначение контрольных сечений на этом рисунке следующее:

Н – перед фильтром компрессора;

1 – на входе в рабочее колесо;

2 – на выходе из рабочего колеса;

3 – на выходе из безлопаточного (щелевого) диффузора;

г – на входе в отводящий патрубок;

к – на выходе из компрессора.

Центробежный компрессор снабжен фильтром 1. В рассматриваемой схеме между сечениями Н-Н и 1-1 неподвижный направляющий аппарат (ННА) отсутствует. Центробежный компрессор имеет однопоточное рабочее колесо 2. За РК 2 между сечениями 2-2 и 3-3 располагается щелевой (безлопаточный) диффузор 3.

За сечением 3-3 установлен спиральный сборник 4 с отводящим патрубком 5, который выполняются в виде конического диффузора.

Рисунок 6.1 – Схема проточной части ЦБК

6.1.1.1 Выбор основных параметров. Термодинамический расчет центробежного компрессора

При проведении термодинамического расчета определяются полные давления и температуры в проточной части, удельные работы (напор) компрессора и потребляемая им мощность.

1) Коэффициент восстановления полного давления воздушного фильтра выбирается из диапазона _ф = 0,970…0,985. Для рассматриваемого случая примем _ф = 0,975.

2) Полное давление на входе в компрессор

р_в^*= _ф р_н = 0,975  101,33 = 98,8 кПа.

3) Полная температура на входе в компрессор равна температуре окружающей среды

Т_в^* = Т_н = 288 К.

4) Изоэнтропический напор

.

5) КПД компрессора на предварительном этапе расчета выбирается из диапазона ­_к = 0,68…0,82. Принимаем ­_к = 0,77.

6) Затраченный напор

кДж/кг.

7) Мощность, потребляемая ЦБК

N_к = GH_z = 0,2  82,3 = 16,46 кВт.

8) Полное давление на выходе из ЦБК

р_к^* = р_в^* _к^* = 98,8  2,0 = 197,6 кПа.

9) Полная температура на выходе из ЦБК

.

10) Выбор коэффициента изоэнтропического напора осуществляется из диапазона_s = Н_s/U₂² = 0,56…0,70. Принимаем_s = 0,65.

11) Окружная скорость на выходе из РК

м/с.

Величина скорости U₂ не должна превышать 450…550 м/с.

12) Частота вращения ротора РК, при выбранном значении D₂ = 90 мм

мин ^–1.

6.1.1.2 Определение основных геометрических параметров проточной части

В процессе расчета определяются следующие параметры:

1. Критическая скорость потока на входе в компрессор

м/с.

1. Величина приведенной скорости воздуха на входе в ЦБК располагается в диапазоне _в = 0,20…0,50. Принимаем _в = 0,30.

2. Скорость потока на входе в компрессор

м/с.

1. Значение газодинамической функции q(_в) определяется с помощью таблиц ГДФ для воздуха (k = 1,4). В нашем случае q(_в) = q(0,3)=0,4557.

2. Площадь поперечного сечения на входе в ЦБК

м².

Здесь коэффициент m для воздуха принят равным m = 40,37 кгК^0,5/(скН).

1. Отношение втулочного диаметра D_Ввт к периферийному диаметру D_Впер находится в диапазоне (D_вт/D_пер)_В=0,25…0,60. Принимаем (D_вт/D_пер)_В=0,45.

2. Периферийный диаметр на входе в компрессор

м.

1. Втулочный диаметр на входе в компрессор

D_{В вт} = D_{В пер}  (D_вт / D_пер)_В = 5510^-3  0,45 = 2510^-3 м.

1. Средний диаметр на входе в компрессор

м.

1. Высота лопатки на входе в компрессор

м.

1. Отношение меридиональных составляющих скоростей потока на выходе из РК и входе в компрессор располагается в интервале С_2r/C_В=1,0…1,2. Принимаем С_2r/C_В =1.

2. Радиальная составляющая скорости потока на выходе из РК

С_2r = С_В  (С_2r/C_В) = 93,2  1 = 93,2 м/с.

1. Значение КПД РК обычно находится в диапазоне _РК = 0,76…0,86. Выбираем _РК = 0,8.

2. Степень повышения полного давления в РК

.

1. Полное давление на выходе из РК

р₂^* = р_в^*^*_РК = 98,8  2,05 = 202,5 кПа.

1. Критическая скорость потока на выходе из РК

м/с.

1. Радиальная составляющая приведенной скорости потока на выходе из РК

_2r = C_2r/а_кр2 = 93,2/351,9 = 0,265.

1. Значение газодинамической функции q(_2r) определяется с помощью таблиц ГДФ. В нашем случае q(_2r) = q(0,265) = 0,4055.

2. Площадь на выходе из РК

м².

1. Высота лопатки на выходе из РК

м.

1. Относительная высота лопатки на выходе из РК

b₂ = b₂/D₂ = 4,110^-3/0,090 = 0,046.

Для обеспечения наибольшего кпд желательно обеспечить b₂=0,04…0,07.

1. Лопаточный диффузор в схеме ЦБК отсутствует, поэтому протяженность щелевого диффузора увеличивается. Щелевой диффузор располагается между сечениями 2-2 и 3-3. Величину его относительного диаметра D₃/D₂ рекомендуется выбирать из диапазона 1,4…1,8.

D₃/D₂ = 1,5.

1. Ширина на выходе из щелевого диффузора будет равна

b₃ =(0,9…1,0)b₂ = b₂ = 4,1  10^-3 м.

1. Диаметр на выходе из щелевого диффузора будет равен

D₃= D₂  (D₃/D₂) = 0,090 1,5 = 0,135 м;

1. Длина щелевого диффузора определяется следующим образом:

Δ = (D₃ - D₂)/2=(0,135–0,090)/2 = 0,0225 мм.

1. Значение приведенной скорости воздуха на выходе из компрессора находится в диапазоне _к = 0,20…0,45. Принимаем _к = 0,25. Тогда газодинамическая функция q(_к) = q(0,25) = 0,3842.

2. Площадь поперечного сечения на выходе из ЦБК

м².

Характеристики

Список файлов ВКР