Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Теория, расчет и конструирование компрессорных машин динамического действия - файл 6_Кинематические схемы ступеней КМДД.doc


Загрузка...
Лекции - Теория, расчет и конструирование компрессорных машин динамического действия
скачать (6312.1 kb.)

Доступные файлы (22):

0_введение.doc37kb.29.01.2007 16:23скачать
0_обложка.doc667kb.26.01.2007 04:00скачать
10_Методы регулирования ТК.doc887kb.29.01.2007 22:01скачать
11_Нестационарные процессы.doc794kb.29.01.2007 23:48скачать
12_Проектирование.doc3407kb.30.01.2007 00:19скачать
13_роторы.doc702kb.30.01.2007 00:31скачать
14_Многоступенчатые компрессоры.doc1958kb.30.01.2007 00:42скачать
15_Уплотнения ТК.doc863kb.30.01.2007 16:13скачать
16_Технология.doc741kb.30.01.2007 01:30скачать
17_эксплуатация ТК.doc242kb.30.01.2007 01:32скачать
1_Классификация и принцип действия.doc251kb.29.01.2007 16:37скачать
2_Термодинамические основы.doc936kb.22.02.2007 19:03скачать
3_Газодинамические основы.doc1762kb.30.01.2007 16:35скачать
4_Физические явления.doc837kb.29.01.2007 17:25скачать
5_Безразмерные газодинамические параметры.doc861kb.11.05.2007 18:57скачать
6_Кинематические схемы ступеней КМДД.doc501kb.29.01.2007 18:19скачать
7_Пространственое течение.doc1865kb.05.07.2007 11:49скачать
8_Характеристики ТК.doc966kb.29.01.2007 21:36скачать
9_Работа компрессоров на сеть.doc631kb.29.01.2007 21:51скачать
Библиографический список.doc43kb.30.01.2007 04:36скачать
Литература.doc46kb.19.06.2004 02:22скачать
Оглавление.doc153kb.30.01.2007 04:29скачать

6_Кинематические схемы ступеней КМДД.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
6. Кинематические схемы ступеней компрессорных машин динамического действия
6.1. Кинематические схемы рабочих колес центробежных компрессоров с различной степенью реактивности
Определим, при какой степени реактивности будет максимальное повышение давления в ступени центробежного компрессора. В известном уравнении



примем, что , тогда

,

разделив левую и правую части на , перейдем к безразмерным параметрам

.

Выразим ψд через ψТ

. (6.1)

После чего получим

. (6.2)

Из уравнения (5.26)

. (6.3)

Из анализа зависимостей следует, что:

  • при и ,

  • при и .

Для того, чтобы найти экстремум, нужно взять производную от ψп по ψТ и приравнять ее к нулю

,

,

из чего видно, что при и .

Таким образом, в случае вся подводимая к газу энергия идет на увеличение динамического напора, а давление внутри рабочего колеса не повышается. В случае энергия к газу от лопаток вообще не подводится и давление также не растет. Максимальное повышение давления будет в ступенях с 50 % реактивностью.

Ранее, в гл. 5, было показано, что коэффициент теоретического напора, степень реактивности и другие безразмерные параметры зависят от угла потока в относительном движении на выходе из колеса и коэффициента расхода.

Изобразим эти зависимости графически (рис. 6.1) для рабочего колеса с бесконечным числом лопаток (zл → ∞), имеющего коэффициент расхода
φ2 = 0,5. Используем для этого следующие формулы: (5.9), (5.26), (6.1), (6.2).

Из рис. 6.1 виден диапазон углов 11,3º<β2<168,1º (для заданного коэффициента расхода φ2=0,2) в котором происходит повышение давления в колесе. Чем выше коэффициент расхода, тем этот диапазон становится уже.

Рассмотрим три схемы рабочих колес центробежного компрессора при одинаковых скоростях U2 и Cr2, но имеющих различные степени реактивности ΩТ = 1,0; 0,5; 0. Эти схемы показаны на рис. 6.2.













Рис. 6.1. Зависимости безразмерных газодинамических параметров от угла потока в относительном движении на выходе из колеса


EMBED AutoCAD.Drawing.16 а) б) в)

Рис. 6.2. Кинематические схемы колес: а) с лопатками загнутыми назад;

б) с лопатками радиальными на выходе; в) с лопатками загнутыми вперед

Далее построим зависимости коэффициента теоретического напора и кинематической степени реактивности от коэффициента расхода при различных значениях угла лопаток на выходе βл2, используя для этого формулы (5.9) и (5.26). Зависимости эти, приведенные на рис. 6.3, будем называть теоретическими характеристиками. Из этих графиков виден принципиально различный характер изменения подводимой к газу работы, при изменении расхода, в рабочих колесах, имеющих углы выхода βл2<90°, βл2>90° и βл2=90°.


Рис. 6.3. Теоретические характеристики для рабочих колес с загнутыми назад, вперед и радиальными лопатками

Из рис. 6.1, 6.2 и 6.3 можно сделать следующие выводы:

  1. Максимальный коэффициент напора создают РК с лопатками загнутыми вперед βл2>90º. Однако они имеют самую большую скорость на выходе С2 из представленных ступеней, что приводит к росту потерь в диффузоре и снижению КПД ступени в целом. Поэтому такие РК находят применение только в низконапорных вентиляторах.

  2. РК реактивного действия с загнутыми назад лопатками (βл2<90º) обладают высоким КПД и применяются в основном в стационарных компрессорах. Различают РК насосного (βл2=15-30º) и компрессорного (βл2=30-60º) типа.

  3. РК с лопатками, имеющими радиальный выход (βл2=90º), создают высокий напор, но КПД ступени несколько ниже, чем при загнутых назад лопатках. РК с βл2=90º полуоткрытого типа имеют одно основное преимущество: окружные скорости U2, ограниченные пределом прочности примерно в 1,5 раза выше, чем у РК с покрывающим диском, что обеспечивает большие степени повышения давления в одной ступени. Такие РК применяются в авиационных компрессорах и компрессорах наддува двигателей внутреннего сгорания.


^ 6.2. Кинематические схемы рабочих колес осевых компрессоров с различной степенью реактивности и закрутках потока на входе
Пропускную способность ступеней осевых компрессоров характеризует коэффициент расхода

; .

Характерная окружная скорость – скорость на концах лопаток находится обычно в пределах Uк=450-500 м/с (для сравнения в центробежных компрессорах U2=250-350 м/с). Расходные скорости: на входе в первые ступени Сz1=200-230 м/с; на выходе последних ступеней Сz2=80-100 м/с. Соответственно диапазон изменения коэффициентов расхода в пределах проточной части компрессора достаточно широк φк=0,16-0,5.

Из соотношений треугольников скоростей осевой ступени:

. (6.4)

Из (6.4) следует, что если углы α и β возрастают, то возрастает и расходная скорость Cz.

Напорность ступени определяется коэффициентом теоретического напора, который в ступенях осевых компрессоров имеет значение близкое к значению коэффициента внутреннего напора из-за пренебрежительной малости на трение дисков и протечки по сравнению с центробежными компрессорами

.

Ранее, в разд. 5, было получено выражение, определяющее влияние геометрии ступени на ψТ при условии и :

. (6.5)

На самом деле, даже в пределах одной ступени, разница между диаметрами сечений на входе и выходе может быть заметной (рис. 6.4).





Рис. 6.4. Схема РК осевого компрессора в меридиональной плоскости




Определим теперь влияние геометрии ступени на ψТ и hТ при и . Из треугольника скоростей

,

подставим его в уравнение Эйлера

.

Учитывая соотношения и , обозначив , запишем

,

разделив на

,

. (6.6)

Таким образом, формула (6.2) является частным случаем формулы (6.6). Из формулы (6.6) видно, что ψТ тем больше, чем больше разворот потока в ступени , чем больше торможение осевой скорости φк2 < φк1 и чем сильнее увеличение среднего радиуса r2 > r1. Основной вклад, безусловно, вносит угол разворота потока ε, поэтому часто формулу (6.6) приводят в упрощенном виде:

, (6.7)

здесь ψТ коэффициент напора элементарной ступени на некотором радиусе r1.

Другим важным параметром, определяющим эффективность работы ступени, является степень реактивности

. (6.8)

Найдем связь ΩТ с ψТ. По определению коэффициент напора

.

Из формулы (6.8) следует

, (6.9)

, (6.10)

где .

Построим треугольники скоростей (рис. 6.5) для ΩТ = 0; 0,5; 1 и при различных закрутках потока на входе =-0,5; =0; =0,5.

По горизонтали расположены треугольники скоростей для ступеней с постоянным значением ΩТ , по диагонали – с постоянной закруткой на входе, в результате, по вертикали расположены треугольники скоростей для ступеней с ψТ=const.

Наглядно видно, что рост ψТ при сопровождается снижением Ω^ Т, увеличением угла разворота потока ε и возрастанием абсолютной скорости на выходе С2 (числа Маха МС2), а при ΩТ = const рост ψТ возможен при уменьшении положительной и увеличении отрицательной закрутки потока на входе, что также сопровождается возрастанием С2 (МС2), но кроме того, еще и W1 (МW1).

Таким образом, при больших значениях угла поворота потока ε и высоких значениях W1 и С2 достигаются высокие значения коэффициентов теоретического напора. Однако на практике значения его ограничены пределом ψТ = 0,35 – 0,4 в основном из-за двух факторов:

  1. роста чисел Маха на входе в РК и НА (МW1 и МС2), приводящего к резкому увеличению профильных потерь.

  2. роста диффузорности решеток и связанных с этим потерь (отрыв пограничного слоя) и явлений потери устойчивости (вращающийся срыв).


Перечисленные факторы следует рассматривать в рамках двухмерной теории течения газа в решетках компрессорных машин динамического действия с учетом сжимаемости и вязкости газа. В последующих разделах эти явления будут рассмотрены.





Рис. 6.5. Кинематические схемы РК осевых компрессоров










Скачать файл (6312.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru