Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Рефераты
Название:
ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТУРБОКОМПРЕССОРА

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Рефераты

Цена:
1 грн



Подробное описание:

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.

  1. 1 ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА

Исходные данные:

  1. 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

 

 

 

 

  1. 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 sф = 0,970…0,985. Для рассматриваемого случая примем sф = 0,975.

 

 

 

2) Полное давление на входе в компрессор

рв*= sф рн = 0,975 × 101,33 = 98,8 кПа.

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

Тв* = Тн = 288 К.

4) Изоэнтропический напор

.

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

6) Затраченный напор

 кДж/кг.

7) Мощность, потребляемая ЦБК

Nк = GHz = 0,2 × 82,3 = 16,46 кВт.

8) Полное давление на выходе из ЦБК

рк* = рв* pк* = 98,8 × 2,0 = 197,6 кПа.

9) Полная температура на выходе из ЦБК

.

10) Выбор коэффициента изоэнтропического напора осуществляется из  диапазона`Hs = Нs/U22 = 0,56…0,70. Принимаем`Hs = 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.

 

 

  1. 1.1.2 Определение основных геометрических параметров проточной части

В процессе расчета определяются следующие параметры:

 м/с.

 м/с.

 м2.

Здесь коэффициент m для воздуха принят равным m = 40,37 кг×К0,5/(с×кН).

м.

DВ вт = DВ пер × (Dвт / Dпер)В = 55×10-3 × 0,45 = 25×10-3 м.

м.

м.

С2r = СВ ×2r/CВ) = 93,2 × 1 = 93,2 м/с.

.

р2* = рв*p*РК = 98,8 × 2,05 = 202,5 кПа.

м/с.

l2r = C2r/акр2 = 93,2/351,9 = 0,265.

м2.

м.

b2 = b2/D2 = 4,1×10-3/0,090 = 0,046.

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

 

D3/D2 = 1,5.

b3 =(0,9…1,0)b2 = b2 = 4,1 × 10-3 м.

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

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

м2.

28) Количество выходных патрубков Zвых.п. у ЦБК агрегата наддува обычно один или два. Принимаем Zвых. п. = 1.

29) Диаметр выходного патрубка

м.

  1. 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 pк*, Нz и hк. В процессе расчета уточняются площади и размеры проходных сечений проточной части, а также проверяется попадание величин основных кинематических параметров потока (lW1, lС2 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 (рв* = 98,8 кПа, Тв* = 288 К) и на выходе (рк* = 197,6 кПа, Тк* = 369,9 К);

- изоэнтропический (Нs = 63,36 кДж/кг) и затраченный (Нz = 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

D1 вт = DВ вт = 25 мм, D1 ср = DВ ср = 39,6 мм, D1пер= DВ пер = 55 мм,

F1 = FB = 1,87 × 10-3 м2, l1 = lВ = 0,3  и С1 = СВ = 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: lW1£0,9 и b1³20°. 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.

Рисунок 6.2 – Треугольники скоростей на входе в РК (масштаб 1:2,5 (м/с)/мм):

а – втулочном диаметре;

б – среднем диаметре;

в – периферийном диаметре

 

 

 

  1. 1.3 Расчет параметров потока в характерных сечениях проточной части компрессора за рабочим колесом
  2. 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.

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

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

.

 

 

2) Окружная составляющая абсолютной скорости потока

С2u = mU2 = 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

W2u = U2C2u = 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(lС2) и e(lС2)

.

Приведенная скорость lС2 должна быть меньше 1,10…1,15. По величине lС2 определяется значение q(lС2)=q(0,752)=0,9264 и e(lС2)=e(0,752)=0,7806.

9) Затраченный напор

Н¢Z = (mU22C1u ср U1 ср + afU22)×10-3, кДж,

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

Тогда

Н¢Z = (0,794×312,22 + 0,05×312,22) × 10-3 = 82,3 кДж/кг.

ΔНZ = 0,04%

Расхождение между Н¢Z и НZ 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 (рисунок 3).

Рисунок 6.3 – Схема рабочей решетки с радиальными лопатками и треугольник скоростей на выходе из РК (Масштаб 1:4 (м/с)/мм)

 

 

 

 

 

 

  1. 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 xщ.д. = 0,08…0,15. Большие значения соответствуют случаю, когда в схеме ЦБК отсутствует лопаточный диффузор, поэтому принимаем xщ.д. = 0,15.

2) Коэффициент восстановления полного давления щелевого диффузора

3) Полное давление на выходе из щелевого диффузора

р3* = р2*sщ.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`Nf = 0,90…0,98. Меньшие значения соответствуют случаю ЦБК без лопаточного диффузора. Поэтому принимаем`Nf = 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 e(l3) определяется по величине l3 с помощью таблиц ГДФ. В нашем случае e(l3) = 0,9149.

12) Плотность потока на выходе из щелевого диффузора

r3 = r*3 e(l3) = 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 = С²3  = 158,6 м/с.

15) Угол потока на выходе из щелевого диффузора

.

16) Приведенная скорость потока во втором приближении

.

  1. 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 Сur = const. Плотность воздуха при его движении в спиральном сборнике остается практически постоянной и равной r4. 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`RГ = RГ/R4 = 1,03…1,3. Принимаем`RГ = 1,2.

2) Диаметр расположения центра сечения на выходе из спирального сборника

DГ = 2RГ = 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 xу = 0,1…0,3. Принимаем xу = 0,1.

7) Полное давление на входе в отводящий патрубок

  1. 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 aкд=2arctg[(dкdг)/2Lкд] не превышает 10…12°. Поэтому при заданном ограничении по aкд минимальная длина конического диффузора будет равна

где aкд = 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 xвых.п.= 0,005…0,008. Принимаем xвых. 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 рк* не превышает 3 %.

 

 

 

 

  1. 1.4 Профилирование основных элементов проточной части ЦБК
  2. 1.4.1 Профилирование рабочего колеса

При профилировании рабочего колеса ЦБК решается две задачи. Во‑первых, формируется канал в меридиональной плоскости и, во‑вторых, профилируется входная часть лопаток РК.

Профилирование канала рабочего колеса в меридиональной плоскости

В качестве исходных данных принимаются полученные ранее диаметры D1вт, D1пер, D2, высоты канала на входе b1 и на выходе b2 из РК. Форма канала  РК  в  меридиональной плоскости приведена на рис. 6.4. Прямолинейные   участки внутренней стенки канала на входе и выходе из РК сопряжены дугой окружности радиусом Rm в точках А и В.

Оценка недостающих геометрических параметров проводится следующим образом. Угол наклона внутренней стенки канала на входе в РК выбирается из диапазона q = 0…15°, а на выходе из РК – q2 = 5…10°. Относительный осевой размер канала РК`SРК = SРК/D2 находится в диапазоне 0,20…0,35, а диаметр на котором располагается точка сопряжения В, определяется с помощью соотношения DВ = (0,75…0,85)D2.

Радиус Rm дуги окружности сопряжения находится по формуле:

При оценке радиуса Rm следует учитывать то, что его величина не может превышать значение Rmax, определяемое по формуле:

а выбираемая величина SРК должна быть больше значения SРК min:

Значения перечисленных выше параметров приведены в таблице 6.1.

Внутренний контур канала РК в меридиональной плоскости вычерчивается в следующей последовательности (см. рис. 6.5). На горизонтальной линии откладывается ширина канала . Из точки D восстанавливается перпендикуляр DE протяженностью (D2-D1ВТ)/2. На нем откладывается отрезок DF=(DВ-D1ВТ)/2. Через точку F проводится горизонтальная линия. С этой линией в точке В пересекается прямая ЕВ, проведенная к линии ED под углом .

Таблица 6.1 – Значение геометрических параметров, характеризующих форму канала РК в меридиональной плоскости

Параметр

Размерность

Значение

параметра

Параметр

Размерность

Значение

параметра

D1вт

мм

25

q2

град.

5

D1ср

мм

39,6

`SРК

0,3

D1пер

мм

55

SРК

мм

27

b1

мм

15

DВ

мм

72

D2

мм

90

Rm

мм

24,9

b2

мм

5,1

Rmax

мм

26,7

q

град.

13

SРК min

мм

21,4

Из точки В восстанавливается перпендикуляр к линии ЕВ длиной ОВ=Rm. Затем радиусом Rm выполняется дуга окружности с центром в точке О. К этой дуге из точки С проводится касательная СА. В результате получается внутренний контур канала.

Внешний контур канала получается при проведении ряда вспомогательных окружностей, касательных к внутреннему и внешнему контуру, при плавном изменении диаметров окружностей от d=b1 на входе до величины d=b2 на выходе. Схема формирования внешнего контура канала приведена на рис. 6.6. Здесь же показана центроида – линия, на которой располагаются центры вписанных окружностей диаметром d. Ее общая длина обозначается как L0, а длина внутреннего контура – как L. Величина L0 приблизительно определяется с помощью соотношения L0LL, где

Рисунок 6.4 – Форма каналов РК в меридиональной плоскости

 

 

  – коэффициент пропорциональности.

 

Значение L находится по формуле:

.

В нашем случае

;

;

.

Диаметры вписанных окружностей определяются исходя из следующих соображений. В соответствии с рекомендациями работы [3] изменение относительной площади канала  в зависимости от относительной длины центроиды  должно подчиняться кубической зависимости:

Коэффициенты этого полинома находятся исходя из условий:

- при  значения   и  

- при   величины   и  

Для рассматриваемого случая

Таблица 6.2 – значение геометрических параметров, необходимых для построения внешнего контура канала РК

сечения

 

-

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

10

 

11

`L0

-

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

L0i

мм

0

2,83

5,66

8,50

11,33

14,16

16,99

19,83

22,66

25,49

28,32

Li

мм

0

4,75

9,5

14,26

19,01

23,76

28,51

33,26

38,02

42,77

47,52

`Fi

-

1

0,999

0,997

0,991

0,981

0,966

0,945

0,915

0,877

0,829

0,770

Fi

мм2

1868

1866

1862

1851

1833

1805

1764

1709

1638

1548

1438

Di

мм

39,6

41,35

42,73

45,02

48,3

52,68

58,11

64,61

71,96

81,16

90

di

мм

15,0

14,4

13,9

13,1

12,1

10,9

9,7

8,4

7,2

6,1

5,1

Затем центроида разбивается на n участков (обычно 8…12) и находится на границе каждого участка значения`Fi и  Fi = F1Fi (см. таблицу 6.2).

Формирование внешнего контура канала осуществляется в следующей последовательности. Внутренний контур разбивается на n (в рассматриваемом случае n=10) отрезков (см. рис. 6.6). На входе в канал вписывается окружность диаметром b1, касательная внутреннего контура в точке 1. Затем намечается центр окружности того же диаметра, но касательный внутреннего контура в точке 2. Замеряется диаметр D, на котором располагается этот центр, и его величина записывается в табл. 6.2. Определяется ширина канала у точки 2 по формуле d=F/πD и уже этим диаметром d вписывается окружность, касательная внутреннего контура в точке 2. Далее, перемещаясь к точке 3, намечается центр окружности предыдущего диаметра, касательной внутреннего контура в точке 3. Затем определяется диаметр D расположения этого центра и уточняется ширина канала d у точки 3, которым и выполняется окружность, касательная внутреннего контура в точке 3. Таким образом, вписывание окружностей осуществляется вплоть до выхода из канала. Внешний контур канала вычерчивается плавной (лекальной) кривой, касательной вписанных окружностей.

Рисунок 6.6 – Построение внешнего контура канала РК в меридиональной плоскости (масштаб 2:1)

 

 

Профилирование входной части лопаток рабочего колеса

Профилирование входной части рабочих лопаток обеспечивает безударный вход потока на лопатки, отсутствие обратных токов и отрыв потока в межлопаточных каналах. При этом обеспечивается уровень потерь, не превышающий принятый в газодинамическом расчете.

В качестве исходных данных используются число лопаток РК ZРК и значения угла b1, полученные на различных диаметрах в газодинамическом расчете.

Требуется построить решетки профилей в трех контрольных сечениях (см. рис. 6.7) на диаметрах D¢1вт =D1вт +(2…3) мм, D1ср и D1пер=D1пер–(2…3) мм.

Значения угла b1 в контрольных сечениях определяются с помощью графика зависимости b1 = f(D1) (см. рис. 6.7), построенного на основании результатов газодинамического расчета, и сводятся в таблицу 3.

Входные кромки лопаток должны обеспечивать угол атаки i=bb1 в диапазоне от 0 до 5°. Поэтому b=b1+i.

Значения лопаточного угла b в месте контакта лопатки с диском РК находятся по зависимости b¢ = f(D1), задаваемой из условия обеспечения наименьших потерь в межлопаточном канале. В первом приближении можно задаться постоянным углом b¢ = 90° на участке от Dпер до Dср и линейным его уменьшением от 90° до b1л вт на участке от Dср до Dвт.

  Значения ширины решетки S1 в различных контрольных сечениях определяются по форме канала РК в меридиональной плоскости.  Угол изгиба профиля q находится как разность q=b¢b, а угол установки профиля равен gуст=0,5(b¢+b).

Радиус входной кромки профиля выбирается из диапазона r1=0,2…0,3 мм, а угол ее заострения – из интервала w1=5…10°.

Шаг решетки на произвольном диаметре находится как t1РК=pD/ZРК.

 

 

Хорда профиля определяется из выражения:

Радиус дуги окружности, по которой изогнута средняя линия профиля лопатки вычисляется по формуле:

Значения радиуса сопряжения профиля лопатки с диском РК лежат в диапазоне rс=0,5…1,5мм.

Rc приблизительно вычисляется по формуле:

Rк приблизительно определяется по формуле:

В табл. 6.3 представлены значения параметров решеток РК в контрольных сечениях на втулочном, среднем и периферийном диаметрах, а на рис. 6.8 даны сами решетки профилей в указанных сечениях.

Рисунок 6.7 – Выбор контрольных сечений на входе в РК (масштаб 2:1)

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.3 – Значения геометрических параметров решеток и профилей лопаток на входе в РК (масштаб 2:1)

Параметр

Размер-ность

Контрольные сечения

D¢1вт

D1ср

D¢1пер

D¢1

мм

26,1

39,6

53,1

b1

град.

44,3

34,2

27,5

i

град.

2

2,5

3

b

град.

46,3

36,7

30,5

b¢

град.

80,0

90

90

S1

мм

6,5

18,2

23

q

град.

33,7

53,3

59,5

gуст

град.

63,2

63,3

60,3

r1

мм

0,2

0,2

0,2

w1

град.

6

6

6

t1РК

мм

8,19

12,44

16,68

b

мм

7,29

20,37

26,49

R

мм

12,57

22,69

26,69

rс

мм

1

1

1

b

град.

43,3

33,7

27,5

b

град.

49,3

39,7

33,5

Rс

мм

11,6

21,6

25,5

Rк

мм

13,8

23,9

28,0

  1. 1.4.2 Профилирование спирального сборника в окружной плоскости

Внешний и внутренний контур спирального сборника обычно выполняется с помощью сопрягающихся дуг окружностей (рис. 6.9). Центрами дуг окружностей являются вершины квадрата со стороной а, расположенного в центре сборной улитки.

У рассчитываемого компрессора один отвод и величина стороны квадрата равна а=0,25dг (dг=dк – диаметр круглого сечения на входе в отводящий патрубок). Внешний контур спирального сборника описывается дугами окружностей радиусов R¢1 и R¢2=R¢1, R¢3=R¢1+2а, R¢4=R¢1+3а. По поводу выбора значения R¢1 в технической литературе имеются различные рекомендации в зависимости от особенностей конструкции агрегата наддува. Ориентировочно примем R¢1=0,5(DГ+а–dГ).

Рисунок 6.8 – Решетки профилей в контрольных сечениях (масштаб 4:1)

 

 

 

 

Внешний контур сборной улитки также можно описать с помощью четырех дуг окружностей: R¢¢1=R¢1; R¢¢2=R¢1–а; R¢¢3=R¢1; R¢¢4=R¢1–а. Внешний и внутренний контуры сопрягаются дугой окружности радиуса r=1,0…1,5 мм.

Значения основных геометрических параметров спирального сборника приведены в табл. 6.4.

После выполнения контура сборной улитки следует перейти к построению проточной части патрубка отвода. При этом первоначально необходимо определить минимальную длину патрубка отвода по формуле

,

где  – допустимый угол раскрытия конического диффузора.

Действительное значение длины патрубка  принимается исходя из конструктивных соображений, но оно должно быть больше .

Таблица 6.4 – Значения основных геометрических параметров спирального сборника

Параметр

Размерность

Значение

Параметр

Размерность

Значение

Dг

мм

162

R¢4

мм

94,2

Rг

мм

81

R¢¢1

мм

67,9

dг

мм

35

R¢¢2

мм

59,1

а

мм

8,3

R¢¢3

мм

67,9

R¢1

мм

67,9

R¢¢4

мм

59,1

R¢2

мм

76,6

r

мм

1,5

R¢3

мм

85,4

мм

28,4

 

Рисунок 6.9 – Схема спирального сборника (масштаб 1:2,5)

 

 

 

  1. 2 РАСЧЕТ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ ТКР

Согласование турбины и компрессора ТКР обеспечивается их взаимным балансом мощностей, расхода и частоты вращения ротора, т.е.

,

,

где  – расход выхлопных газов, поступающих на турбину из ДВС;

 – коэффициент избытка воздуха для бензинового двигателя;

 – коэффициент политропы сгорания топлива;

 – теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания бензинового топлива;

 – механический КПД ТКР (принимаем ).

Тогда

,

,

.

Для газодинамического расчета центростремительной турбины воспользуемся методикой, изложенной в источнике [7]. Исходными данными для расчета зададимся исходя из обзора технической литературы (см. п.2):

 – полное давление на входе в турбину;

 – полная температура на входе в турбину;

 – давление за турбиной;

, – теплофизические константы для газа;

 – частота вращения турбины;

– мощность турбины.

Схема радиально-осевой турбины представлена на рис. 6.10.

Рисунок 6.10 – Схема радиально-осевой турбины

 

 

Кроме того, для газодинамического расчета необходимо предварительно выбрать некоторые геометрические параметры соплового аппарата и рабочего колеса, а также некоторые коэффициенты, учитывающие потери в проточной части турбины. Используя рекомендации, изложенные в источнике [7], выбираем:

 – угол выхода потока из соплового аппарата;

 – угол выхода потока из рабочего колеса (в относительном движении);

 – относительный диаметр рабочего колеса;

 – коэффициент скорости в сопловом аппарате;

 – коэффициент скорости в рабочем колесе;

 – степень реактивности;

 – наружный диаметр рабочего колеса.

Расчет турбины проводится в следующей последовательности:

1) Из таблиц определяются газодинамические функции изоэнтропийного процесса в турбине:

;

;

.

2) Критическая скорость

.

3) Изоэнтропийная скорость

.

  1. 2.1 Параметры потока на выходе из соплового аппарата

4) Газодинамические функции изоэнтропийного процесса для соплового аппарата

,

где  – давление газа на выходе из соплового аппарата;

 – степень реактивности турбины.

;

;

;

;

;

.

 

7) Газодинамические функции для действительного процесса

;

;

;

;

.

6) Коэффициент восстановления давления

.

7) Параметры торможения

;

.

8) Статические параметры

;

;

.

9) Угол выхода потока из соплового аппарата

Принимаем .

10) Скорость газа для действительного процесса, ее окружная и меридионалная составляющие ()

;

;

.

  1. 2.2 Параметры потока на входе в рабочее колесо

11) Окружная скорость колеса

.

14) Относительная скорость

.

15) Угол входа потока в колесо

.

16) Температура торможения потока в относительном движении

.

17) Критическая скорость в относительном движении

.

18) Газодинамические функции в относительном движении для действительного процесса

.

,

.

19) Давление торможения потока в относительном движении

.

  1. 2.3 Параметры потока на выходе из колеса

20) Окружная скорость колеса на среднем диаметре

.

21) Температура торможения в относительном движении

.

22) Давление торможения в относительном движении для изоэнтропийного процесса

,

где  определяется по функции  из таблиц гдф.

,

,

.

.

23) Газодинамические функции изоэнтропийного процесса

,

,

.

24) Газодинамические функции для действительного процесса в относительном движении

,

,

,

.

25) Критическая скорость в относительном движении

.

26) Относительная скорость газа и ее окружная и осевая составляющие

.

,

.

27) Абсолютная скорость газа и ее окружная и осевая составляющие

,

,

.

28) Угол выхода потока из колеса

.

29) Температура торможения потока на выходе из колеса

.

30) Критическая скорость

.

31) Газодинамические функции для действительного процесса

,

,

,

.

32) Давление торможения

.

33) Статические параметры газа

,

.

 

 

  1. 2.4 Параметры турбины в целом

34) Снижение температуры торможения на колесе турбины с полным впуском

.

35) Расход газа

.

Расхождение с расходом газа из исходных данных не должно превышать 2%:

.

36) Работа газа на колесе

.

37) Окружной КПД турбины с полным впуском

.

  1. 2.5 Геометрические параметры турбины

38) Общая площадь проходного сечения на выходе из соплового аппарата

.

39) Длина лопатки соплового аппарата

.

40) Длина лопатки на входе в рабочее колесо

.

 

 

41) Общая площадь проходного сечения на выходе из рабочего колеса

.

42) Длина лопатки на выходе из рабочего колеса

.

43) Зазор между рабочим колесом и сопловым аппаратом примем равным

.

44) Диаметр на выходе из соплового аппарата

.

45) Диаметр входа в сопловой аппарат обычно равен . Тогда

.

 

 




Комментарий:

ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТУРБОКОМПРЕССОРА


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы