Диплом_Марков (1231052), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

28) Количество выходных патрубков Z_вых.п. у ЦБК агрегата наддува обычно один или два. Принимаем Z_{вых. п.} = 1.

29) Диаметр выходного патрубка

м.

6.1.2 Расчет параметров потока на входе в рабочее колесо

При проведении газодинамического расчета определяются величины и направление скорости потока в характерных сечениях ЦБК, соответствующие заданным величинам _к^*, Н_z и _к. В процессе расчета уточняются площади и размеры проходных сечений проточной части, а также проверяется попадание величин основных кинематических параметров потока (_W1, _С2 и т.д.) в интервалы рекомендуемых значений.

Исходными данными для газодинамического расчета являются результаты предварительного расчета:

- основные геометрические параметры проточной части ЦБК;

- давления и температуры на входе (р_в^* = 98,8 кПа, Т_в^* = 288 К) и на выходе (р_к^* = 197,6 кПа, Т_к^* = 369,9 К);

- изоэнтропический (Н_s = 63,36 кДж/кг) и затраченный (Н_z = 82,3 кДж/кг) напоры.

Газодинамический расчет начинается с определения параметров на входе в РК. В данной работе рассчитывается схема ЦБК, в которой перед РК нет ННА.

Предварительно принимаем, что на входе в РК

D_{1 вт} = D_{В вт} = 25 мм, D_{1 ср} = D_{В ср} = 39,6 мм, D_1пер= D_{В пер} = 55 мм,

F₁ = F_B = 1,87  10^-3 м², ₁ = _В = 0,3 и С₁ = С_В = 93,2 м/с.

1) Окружная скорость на втулочном, среднем и периферийном диаметрах на входе в РК

;

;

.

2) Относительная скорость потока на втулочном, среднем и периферийном диаметрах на входе в РК

3) Полная температура потока в относительном движении на втулочном, среднем и периферийном диаметрах

4) Приведенная скорость потока в относительном движении на втулочном, среднем и периферийном диаметрах

.

5) Угол потока в относительном движении на входе в РК на втулочном, среднем и периферийном диаметрах

.

Для обеспечения приемлемого уровня потерь необходимо, чтобы выполнялись неравенства: _W10,9 и ₁20^. Данные требования удовлетворяются.

На основании результатов расчета параметров потока строятся треугольники скоростей (рис. 6.2) на входе в РК на втулочном, среднем и периферийном диаметрах.

6.1.3 Расчет параметров потока в характерных сечениях проточной части компрессора за рабочим колесом

6.1.3.1 Расчет параметров потока на выходе из рабочего колеса

Расчет параметров потока на выходе из РК с радиальными лопатками. Схема рабочей решетки с характерным треугольником скоростей представлена на рис. 6.3.

Рисунок 6.2 – Треугольники скоростей на входе в РК:

а – втулочном диаметре;

б – среднем диаметре;

в – периферийном диаметре

При расчете кинематических параметров задаются ориентировочным значением числа лопаток из диапазона Z_РК = 10…16. Принимаем Z_РК = 10. Затем параметры определяются в следующей последовательности.

1) Коэффициент закрутки на выходе из РК (коэффициент мощности)

.

2) Окружная составляющая абсолютной скорости потока

С_2u = U₂ = 0,794 312,2= 247,8 м/с.

3) Скорость потока на выходе из РК в абсолютном движении

.

4) Угол потока на выходе из РК в абсолютном движении

.

5) Окружная составляющая скорости потока в относительном движении

W_2u = U₂ – C_2u = 312,2 – 247,8 = 64,4 м/с.

6) Скорость потока на выходе из РК в относительном движении

.

7) Угол потока на выходе из РК в относительном движении

.

8) Приведенная скорость потока в абсолютном движении и газодинамические функции q(_С2) и (_С2)

.

Приведенная скорость _С2 должна быть меньше 1,10…1,15. По величине _С2 определяется значение q(_С2)=q(0,752)=0,9264 и (_С2)=(0,752)=0,7806.

9) Затраченный напор

Н^_Z = (U₂² – C_{1u ср} U_{1 ср} + _fU₂²)10^-3, кДж,

где _f – коэффициент трения диска о газ, располагающийся в диапазоне от 0,03 до 0,08. Принимаем _f = 0,05.

Тогда

Н^_Z = (0,794312,2² + 0,05312,2²)  10^-3 = 82,3 кДж/кг.

ΔН_Z = 0,04%

Расхождение между Н^_Z и Н_Z не превышает 2%.

10) Площадь проходного сечения на выходе из РК

.

11) Высота лопаток на выходе из РК

12) Плотность потока

По окончании расчета параметров потока строится треугольник скоростей на выходе из РК (рис. 6.3).

Рисунок 6.3 – Схема рабочей решетки с радиальными лопатками и треугольник скоростей на выходе из РК

6.1.3.2 Расчет параметров потока на выходе из щелевого диффузора

Щелевой (безлопаточный) диффузор ЦБК предназначен для частичного преобразования кинетической энергии потока воздуха, выходящего из РК, в потенциальную энергию давления. Безлопаточный диффузор имеет форму кольцевой щели, которая образована плоскими стенками. Т.к. за безлопаточным диффузором нет лопаточного диффузора, то принимают b₃ = (0,9…1,0)b₂.

Параметры потока на выходе из безлопаточного диффузора определяются следующим образом.

1) Значение коэффициента потерь щелевого диффузора обычно располагается в диапазоне _щ.д. = 0,08…0,15. Большие значения соответствуют случаю, когда в схеме ЦБК отсутствует лопаточный диффузор, поэтому принимаем _щ.д. = 0,15.

2) Коэффициент восстановления полного давления щелевого диффузора

.

3) Полное давление на выходе из щелевого диффузора

р₃^* = р₂^*_щ.д. = 202,5  0,961 = 194,6 кПа.

4) Плотность потока по полным параметрам

.

5) Ширина щели на выходе из щелевого диффузора в нашем случае b₃ = b₂ = 5,11 мм.

6) Радиальная составляющая скорости потока на выходе из диффузора в первом приближении

.

7) Коэффициент уменьшения циркуляции скорости потока щелевого диффузора располагается в диапазонеN_f = 0,90…0,98. Меньшие значения соответствуют случаю ЦБК без лопаточного диффузора. Поэтому принимаемN_f = 0,90.

8) Окружная составляющая скорости газа на выходе из щелевого диффузора

.

9) Скорость потока в первом приближении

.

10) Приведенная скорость потока в первом приближении

.

11) Значение газодинамической функции (₃) определяется по величине ₃ с помощью таблиц ГДФ. В нашем случае (₃) = 0,9149.

12) Плотность потока на выходе из щелевого диффузора

₃ = ^*₃ (₃) = 1,8330,9149 = 1,677 кг/м³.

13) Радиальная составляющая скорости потока во втором приближении

.

14) Скорость потока во втором приближении

.

Δc₃ = 1,6%.

Так как расхождение по скорости С₃ в первом и втором приближении не превышает 3%, то окончательно принимаем С₃ = С^₃ = 158,6 м/с.

15) Угол потока на выходе из щелевого диффузора

.

16) Приведенная скорость потока во втором приближении

.

6.1.3.3 Определение параметров потока на выходе из спирального сборника (сборной улитки)

Схема спирального сборника в виде несимметричной улитки с одним выходным патрубком. Течение воздуха в спиральном сборнике носит сложный характер. Окружная скорость потока и давление изменяются по радиусу. Поэтому при выполнении проектного газодинамического расчета сборной улитки делается ряд упрощающих предположений.

Считают, что радиальная составляющая скорости потока существенно меньше окружной и поэтому скорость потока определяется в основном его окружной составляющей.

Изменение окружной составляющей скорости потока подчиняется закону постоянной циркуляции С_ur = const. Плотность воздуха при его движении в спиральном сборнике остается практически постоянной и равной ₄. Предполагается также, что в выходном сечении сборной улитки г – г параметры потока равномерны по сечению.

Определение параметров потока на выходе из сборной улитки проводится в следующей последовательности.

1) Значение относительного радиуса центра тяжести выходного сечения располагается в диапазонеR_Г = R_Г/R₄ = 1,03…1,3. ПринимаемR_Г = 1,2.

2) Диаметр расположения центра сечения на выходе из спирального сборника

D_Г = 2R_Г = D₃ = 0,135  1,2 = 0,162 м.

3) Скорость потока в выходном сечении

.

4) Площадь поперечного сечения на входе в отводящий патрубок

.

5) Диаметр круглого сечения на входе в отводящий патрубок

.

6) Значение коэффициента потерь несимметричной сборной улитки располагается в диапазоне _у = 0,1…0,3. Принимаем _у = 0,1.

7) Полное давление на входе в отводящий патрубок

6.1.3.4 Определение параметров потока на выходе из компрессора

Последним элементом по ходу воздушного потока в проточной части компрессора является выходной патрубок, расположенный между сечениями г-г и к-к (см. рис. 6.1). К нему стыкуется воздушная магистраль ДВС. Площадь поперечного сечения выходного патрубка характеризуется небольшой степенью диффузорности. Выходной патрубок называется коническим диффузором. Угол раскрытия конического диффузора _кд=2arctg[(d_к–d_г)/2L_кд] не превышает 10…12^. Поэтому при заданном ограничении по _кд минимальная длина конического диффузора будет равна

где _кд = 10^ - допустимый угол раскрытия конического диффузора.

Параметры потока на выходе из компрессора определяются следующим образом.

1) Значение коэффициента потерь на трение в выходном патрубке располагается в диапазоне _вых.п.= 0,005…0,008. Принимаем _{вых. п.} = 0,006.

2) Полное давление на выходе из компрессора

.

Теперь следует сравнить полученное значение давления р^*_к^ с рассчитанным в п. 7 раздела 6.1.1.1:

Расхождение значений давления р_к^* не превышает 3 %.

6.1.4 Профилирование основных элементов проточной части ЦБК

6.1.4.1 Профилирование рабочего колеса

Характеристики

Список файлов ВКР