3.7. Газодинамический расчет осевого компрессора

Исходными данными для расчета являются: параметры возду­ха и на входе в компрессор, расход воздуха G_в, степень повышения давления , КПД , работа и . В резуль­тате расчета должны быть определены параметры и размеры про­точной части компрессора.

3.7.1. Определение основных параметров

1. Относительный диаметр втулки , выбирают исходя из рекомендаций подразд. 3.3.1. Нежелательно выбирать на последних ступенях меньше 0,85 ... 0,9, так как выигрыш в расходе воздуха при этом получается небольшой, но напор ступени уменьшается и, кроме того, затрудняется крепление лопаток на диске.

2. Окружную скорость вращения ротора u_к на D_к выбирают в соответствии с рекомендациями подразд. 3.3.1. По выбранной u_к определяют значение u_ср для D_ср:

3. Осевую скорость воздуха на входе в компрессор и на выходе из него выбирают по рекомендациям подразд. 3.4.

4. Параметры заторможенного потока воздуха на выходе из компрессора определяют по формулам

5. Работа по ступеням распределяется в соответствии с рекомендациями подразд. 3.4.

6. Для выбора целесообразной формы проточной части предварительно определяют размеры проходных сечений на входе в комп­рессор и на выходе из него (см. подразд. 3.4).

7. Форму проточной части выбирают в соответствии с рекомен­дациями подразд. 3.4 и полученными размерами лопаток первой и последней ступени.

3.7.2. Расчет первой ступени

Исходными данными для расчета являются: относительный диа­метр втулки на входе в РК ₁, осевая скорость на входе в РК на . Расчет ведется для дозвуковой ступени с закруткой воздуха на входе в РК.

1. Определяют параметры воздуха на D_ср на входе в РК (в пер­вом приближении):

а) температура и скорость звука ;

б) относительную скорость воздуха на входе в РК получаем, задавшись значением (оно не должно быть более 0,8 при = 0,35 ... 0,4 и 0,85 при больших );

в) потребная закрутка воздуха перед РК

;

г) определив значение

уточняем значение температуры

Рис. 3.22. Зависимость / от и числа

параметра р/с_а и густоты решетки

2. По величине степени реактивности на D_ср (см. рекомендации подразд. 3.3.6) определяют коэффициент закрутки потока в РК

коэффициент осевой скорости и параметры и , и с помощью графика (рис. 3.22) определяют густоту решетки b/t на D_ср. Рекомендации по выбору b/t даны в подразд. 3.3.2.

3. Определяют теоретический напор ступени на D_ср по формуле (3.12) или .

2. По величине степени реактивности на D_ср (см. рекомендации подразд. 3.3.6) определяют коэффициент закрутки потока в РК

коэффициент осевой скорости и параметры и , и с помощью графика (рис. 3.22) определяют густоту решетки b/t на D_ср. Рекомендации по выбору b/t даны в подразд. 3.3.2.

3. Определяют теоретический напор ступени на D_ср по формуле (3.12) или .

4. Параметры воздуха перед РК определяют по следующим формулам:

а) температура

б) давление

в) плотность

Углы и определяют по формулам

5. Определяют параметры воздуха на выходе из РК (на D_к)

а) окружные составляющие скоростей

;

б) относительные и абсолютные скорости

в) температуру воздуха

г) число М потока на входе в НА

6. Углы потока на выходе из РК в решетке

и угол поворота потока

7. Степень повышения давления в ступени определяют по формуле, приведенной в подразд. 3.3.1.

8. Параметры воздуха на выходе из РК определяют по формулам:

1. давление и температура

б) плотность .

Рис. 3.24. Зависимость относительного угла поворота потока от густоты решетки

Рис. 3.23. Зависимость угла Δβ от угла выхода потока β₂ и густоты решетки

9. Размеры проточной части ступени и высоты лопаток опреде­ляют по рекомендациям подразд. 3.4.

10. Согласно рекомендациям подразд. 3.3.2 задаются отношени­ем h/b и определяют шаг решетки РК

11.Число лопаток РК 1-й ступени Значение z округ­ляется до целого числа и уточняются значения t и h/b

12. Частота вращения ротора компрессора

13. Определяют угол поворота потока в НА Можно приближенно считать .

14. По углу с помощью графика (рис. 3.23) определяют

а по отношению с помощью графика (рис. 3.24) -густоту решетки НА. Задавшись отношением h/b для НА (по рекомендациям подразд. 3.3.2) определяют шаг решетки НА

и число лопаток НА

Значение z округляют до целого числа и уточняют значение t и h/b.