курсовая по цок. пз4. 2. Термогазодинамический расчет 1 Подготовка исходных данных

Название	2. Термогазодинамический расчет 1 Подготовка исходных данных
Анкор	курсовая по цок
Дата	06.04.2022
Размер	3.55 Mb.
Формат файла
Имя файла	пз4.doc
Тип	Документы #447147
страница	2 из 7

1 2 3 4 5 6 7

Конструктивный параметр КП-1
25. Частота вращения ротора

26.Наружный диаметр рабочего колеса

27.Условный коэффициент расхода

Таблица - 2

Результаты вариантов расчета

Величины	Размерность	Значения величин
	Град	32	45	60	90
	-	0,84	0,83	0,82	0,81
	-	2	2	2	3
	м	0,412	0,354	0,338	0,343
	-	0,06	0,06	0,06	0,06
	-	0,537	0,569	0,619	0,733
n	Гц	198,29	224,64	226,44	204,83
	м/с	257,06	250,15	240,02	220,94
	-	0,459	0,467	0,471	0,475
	-	0,465	0,504	0,544	0,603
	-	0,802	0,780	0,749	0,689
	град	15,595	20.003	20,887	18,67
	м/с	162,56	175,46	188,50	207,06
	К	344,48	341,59	338,38	332,79
	-	0,17	0,24	0,28	0,30
	-	0,045	0,0688	0,07877	0,0872

Анализ результатов вариантных расчетов на ЭВМ.

Результаты вариантных расчетов на ЭВМ (Таблица 3 ) с ручными удовлетворительно сходятся, расхождение не превышает 0,14%.

Самым приемлемым вариантом из 4х, является вариант при

=60⁰, наименьший диаметр D₂=0.338 сравнительно самый лучший

=0,82, число ступеней равно двум, число Маха М_w₁= 0,471 не превышает 0,8; М_с2=0,544 не превышает 0,7. Окружная скорость u₂=240,02 м/c не превышают допустимое значение 310 м/с.

2.3 Расчет рабочих колес
Рассчитаем рабочие колеса компрессора, исходные данные которого следующие:

Диаметр рабочего колеса

, м 0,338

Число оборотов n, об/с 226,44

Число ступеней

2

Относительная ширина колеса

0,06

Количество лопаток z₁=z₂ 26

Окружная скорость рабочего колеса

, м/с 240,02

Коэффициент теоретического напора ступени

0,7337

Коэффициент расхода в сечении 2

0,28

Угол выхода лопатки в сечении 2 рабочего колеса

, град 60

Коэффициент загромождения сечения 2

0,92

Начальная скорость потока

, м/с 20

Конечная скорость потока

, м/с 20

Начальная температура

, К 290

Начальное давление

, МПа 0,1

Конечное давление

, МПа 0,25

Газовая постоянная R, Дж/(кг·К) 213,43

Число политропы σ 2,06

Показатель изоэнтропы к 1,66

Объёмный расход

, м³/с 1,5675

Угол потока в абсолютном движении в сечении 2

, град 20,887

Абсолютная скорость на выходе из рабочего колеса

, м/с 188,50

Состав газа, %: аргон Ar 95%

неон Ne 5%
2.3.1. Расчет первого рабочего колеса

m_п – поправочный коэффициент при определении диаметра вала.

Для двухступенчатых компрессоров m_п = 1,1…1,25.

Принимаем m_п = 1,15.

Диаметр вала под рабочим колесом первой ступени

Принимаем

Диаметр втулки рабочего колеса принимают:

Принимаем

4. Относительный диаметр втулки рабочего колеса

не должен превышать

величины 0,35

5. Условный коэффициент расхода:

6. Коэффициент ускорения потока на входе в рабочее колесо:

. Принимаем

7. Отношение диаметров при входе в рабочее колесо выбирают в зависимости

от условного коэффициента расхода:

принимаем

8. Коэффициент расхода при входе в рабочее колесо:

9. Скорость газа в сечении 0 – 0:

10. Плотность газа при входе в компрессор:

Рисунок 1 - Схема рабочего колеса
11. Постоянная величина:

12. Температура газа в сечении 0-0:

ΔТ_н-0 = – А· (

)/2 = -0,0019 (65,70² - 20²)/2 = -3,65 К

Т₀ = Т_н + ΔТ_н-0 = 290 + (-3,65) = 286,35 К
13. Степень сжатия газа в сечении 0-0:

ε₀ = (Т₀/Т_н)^(σ-1) = (286,35/290)^(2,06-1) = 0,9867
14. Плотность и давление газа в сечении 0-0:

ρ₀ = ε₀ · ρ_н = 0,9867 · 1,615 = 1,594 кг/м³,

p₀ = ρ₀· z · R · T₀ · 10^-6 = 1,594 · 1 · 213,43 · 286,35 · 10^-6 = 0,0974 МПа.
15. Внутренний диаметр покрывного диска (рис.6.1):

Принимаем D₀ = 0,200 м

16.Диаметр начала лопаток рабочего колеса:

Из п.7 берем К_D = 0,90

D₁ = К_D · D₀ = 0,9 · 0,200 = 0,180 м

17. D₁/D₂ = 0,180/0,338 = 0,5363

Допускается D₁/D₂ ≤ 0,62

18. Окружная скорость колеса в сечении 1-1:

u₁ = u₂ · (D₁/D₂) = 240,02 · 0,5363 = 128,72 м/с

19. Предварительное значение коэффицента загромождения сечения 1-1

лопатками задают в пределах τ₁ = 0,8…0,9. Принимаем τ₁ = 0,82

20. Абсолютная скорость газа в сечении 1-1:

с₁ = с₀ · К_с/ τ₁ = 65,70 · 1,13/0,82 = 90,54 м/с,

где К_с = 1,12 взято из п.6.

21. Угол входа потока газа в относительном движении

на лопатки колеса (сечение 1-1):

β₁ = arctg(c₁/u₁) = arctg(90,54/128,72) = 35,12º

22. Угол входа лопатки в сечении 1-1:

β_1л = β₁ – (1…2)º = 35,12 – 1 = 34,12º

β_1л =34º

23. Густота решетки рабочего колеса:

Оптимальное значение

= 2,5…4,0.

24. Относительная скорость газа в сечении 1-1:

w₁ = c₁/sinβ_1л = 90,102/sin34º = 161,91 м/с

25. Температура газа в сечении 1-1:

ΔТ_н-1 = -А· (с₁² – с_н²)/2 = -0,0019 · (90,54² - 20²)/2 = -7,26 К

Т₁ = Т_н + ΔТ_н-1 = 290 + (-7,26) = 282,74 К

26. Число Маха по относительной скорости в сечении 1-1:

М_w₁ = w₁/

= 161,91/

= 0,505

27. Степень сжатия в сечении 1-1:

ε₁ = (Т₁/Т_н)^{(σ - 1)} = (282,74 /290)^{(2,06 – 1)} = 0,9735

28. Плотность и давление газа в сечении 1 – 1:

29. Выбор способа соединения лопаток с дисками рабочих колес.

Выбираем рабочие колеса сварно-паяной конструкции, а толщину лопатки

δ ≈ 1,4 · 10^-3 + 0,007 · D₂

δ ≈ 1,4 · 10^-3 + 0,007 · 0,338 = 0,0037

Принимаем δ = 5 мм = 0,004 м.

30. Действительное значение коэффициента загромождения сечения 1 - 1 лопатками.

Сравним полученное значение с предварительным (п.19).

Допускается расхождение не более 6%.

31. Действительное значение коэффициента загромождения сечения 2 - 2 лопатками.

Сравним полученное значение с предварительным. Расхождение не более 6%.

32. Ширина рабочего колеса в сечении 1-1:

b₁ = V_нр/(π · D₁ · τ₁ · c₁ · ε₁) = 1,5675/(3,14 · 0, 180 · 0,82 · 90,54 · 0,9735) = 0,0373 м.

Принимаем b₁ = 0,0373 м

33. Ширина рабочего колеса в сечении 2-2:

b₂ = D₂ ·

= 0,338 · 0,06 = 0,0203 м

Принимаем b₂ = 0,020 м.

34. Относительная скорость на выходе из рабочего колеса при бесконечно большом

числе лопаток:

w_2∞ = (φ₂_r · u₂)/sinβ_2л = (0,28 · 240,02)/sin60º = 77,60 м/с

35. Отношение скоростей (кинематическая диффузорность каналов рабочего колеса):

w_1/w_2∞ = 161,91 /77,60 = 2,08

Допускается w_1/w_2∞ ≤ 2,35

36. Угол выхода потока в абсолютном движении α₂ и

скорость с₂ получены при вариантных расчетах:

α₂ = 20,88º , с₂ = 188,50 м/с

37. Температура газа на выходе из рабочего колеса:

где i = 1 – номер первой ступени в компрессоре

Т₂ = Т_н + ΔТ_н2 = 290 + 48,39 = 338,39 К.

38. Степень сжатия газа в сечении 2-2:

ε₂ = (Т₂/Т_н)^(σ-1) = (338,39/290)^(2,06-1) = 1,177

39. Плотность газа в сечении 2-2:

ρ₂ = ρ_н · ε₂ = 1,615 · 1,177= 1,903 кг/м³

40. Давление газа в сечении 2-2:

П₂ = (Т₂/Т_н)^σ = (338,39/290)^2,06 = 1,374

p₂ = p_н · П₂ = 0,10· 1,374= 0,1374 МПа.

41. Радиус лопатки рабочего колеса

42. Радиус окружности центров лопатки рабочего колеса:

43. Коэффициент трения дисков рабочего колеса о газ:

44. Выбор конструкции и параметров уплотнения на покрывном диске рабочего колеса.

На покрывном диске установим гладкое уплотнение с параметрами

S = 0,4 · 10^-3 м, z_г = 6,

.

45.Коэффициент протечек:

46. (1 + β_тр + β_пр)_i₌₁ = (1 + 0,0197+ 0,0131) = 1,0328

Результаты расчета заносим в таблицу 4.

48. Планы скоростей газа в сечениях 1-1 и 2-2 рабочего колеса (рис.2,3)

Рисунок 2 - План скоростей в сечении 1-1

Рисунок 3 - План скоростей в сечении 2-2

1 2 3 4 5 6 7