Осьовий компресор

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Московський Державний Технічний Університет

ім Н. Е. Баумана

Калузький філія

Кафедра

К1 - КФ

Розрахунково - пояснювальна записка до курсового проекту

за темою

«Осьовий компресор»

Калуга

Зміст

1. Загальне пристрій і принцип дії осьового компресора

2. Вихідні дані

3. Попередній розрахунок осьового компресора

4. Поступове розрахунок компресора по середній лінії струму

5. Профілювання робочого колеса (спрямляющего апарату)

6. Розрахунок трикутників швидкостей по висоті лопатки

7. Побудова профілю лопатки

8. Міцнісний розрахунок

9. Опис спроектованого осьового компресора

10. КНІРС

11. Список використаної літератури

1. Загальне пристрій і принцип дії осьового компресора

Основними принциповими елементами пристрою осьового компресора є розташовані попарно вінці обертових і нерухомих лопаток. Кожен вінець обертових лопаток утворює робоче колесо (РК), а кожний вінець нерухомих лопаток - спрямляющий апарат (СА).

Кожна пара РК і СА є щабель компресора, тобто секцію, в якій повністю реалізується його принцип дії з відповідним підвищенням тиску.

Поєднання ступенів в осьовому компресорі здійснюється конструктивно порівняно просто, оскільки в ньому кожна частка повітря рухається по траєкторіях, майже рівновіддалених від осі компресора (звідси компресори і отримали назву осьових). При допустимому рівні гідравлічних втрат можливе підвищення тиску в одному щаблі відносно небагато, тому компресори завжди виконуються багатоступеневими.

Завдяки стиску повітря щільність його в кожній ступені зростає, і при незмінному масовому витраті, об'ємна витрата повітря падає. Оскільки осьова швидкість руху повітря в компресорі змінюється несильно, то це призводить до необхідності зменшення прохідних перетинів, тому висоти лопаток по ходу руху повітря зменшуються.

2. Вихідні дані

Робоче тіло - повітря.

- Тиск на вході в компресор.

- Температура на вході в компресор.

- Адіабатний ККД компресора.

G = 12 кг / с - витрата повітря.

- Ступінь підвищення тиску.

k = 1,4 - показник адіабати.

R = 287,4 Дж / ​​КГК - газодинамічна постійна.

- Ізобарна теплоємність.

- Окружна швидкість. Компресор дозвуковій.

- Коефіцієнт витрати на вході.

- Коефіцієнт витрати на виході.

- Ступінь реактивності першого ступеня.

(D к = const)

3. Попередній розрахунок осьового компресора

Осьова швидкість на вході в компресор:

Осьова швидкість на виході з компресора:

1. Первинне значення ступеня підвищення тиску лопаточного апарату:

2. Температура загальмованого потоку на виході з компресора:

3. Температуру газу на виході з компресора:

4. Щільність загальмованого потоку на виході з компресора:

5. Щільність газу на виході з компресора:

6. Втрата тиску на виході:

7. Уточнюємо -Коефіцієнт відновлення повного тиску у вихідному патрубку:

8. Визначаємо статичну температуру газу на вході в компресор:

9. Щільність загальмованого потоку на вході в компресор:

10. Щільність газу на вході в компресор:

11. Втрата тиску на вході:

12. Уточнюємо :

13. Ступінь підвищення тиску лопаточного апарату:

14. к.к.д. лопаточного апарату:

15. Робота лопаточного апарату:

16. Робота компресора:

17. Потужність компресора:

Визначення геометричних розмірів

Площа проточної частини на вході:

Площа проточної частини на виході:

1.Діаметр корпусу на вході:

2.Діаметр втулки на вході:

3.Висота лопатки на вході:

4.Относітельний діаметр втулки на виході:

5.Діаметр втулки на виході:

6.Висота лопатки на виході:

Визначення числа ступенів і розподіл напорів

Число ступенів округлюється до цілого значення і перераховується:

Розподіл роботи по щаблях з використанням коефіцієнтів напору можна робити з наступних співвідношень:

в першій дозвуковій щаблі = (0.5-0.6)

в першій околозвуковой або надзвуковий щаблі = (0.75-0.85)

в середньому щаблі - натиск максимальний = (1.15-1.2)

в останньому щаблі = (0.95-1.0)

Розподіл К.П.Д. по щаблях

Середнім к.к.д. ступенів є заданий політропний к.к.д.. У перших до і навколозвукових щаблях величину к.к.д. слід знижувати на 1.5 ... 2.5%, у першій надзвуковий щаблі на 2 ... 4%. У середніх щаблях к.к.д. збільшується на 1 ... 2% відносно середнього значення. В останніх щаблях к.к.д. також знижується на 1.5 ... 2%.

При розподілі к.к.д. має виконуватися умова:

Температура гальмування на вході в перший ступінь:

Зміна температури в ступені:

Температура гальмування на вході в наступні ступені дорівнює відповідно температур на виході з попередніх ступенів:

Адіабатно зміна температури в ступені:

Адіабатно температура гальмування на виході з щаблі:

Ступінь підвищення тиску в ступені:

Твір всіх ступенів підвищення тиску ступенів повинно дорівнювати ступеня підвищення тиску лопаточного апарату:

Результати розрахунку зведені в табл. 1.

Таблиця 1.

щаблі


1

2

3

4

5

6

7

8

D до

м

0,3543

0,3543

0,3543

0,3543

0,3543

0,3543

0,3543

0,3543

0,3543

м / с

350

350

350

350

350

350

350

350

350

м / с

175

174,61

172,81

168,97

162,63

153,38

140,90

124,87

115,2

м / с

174,81

173,71

170,89

165,8

158

147,14

132,88

114,93

105

____


0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

____


0,99

0,98

0,97

0,96

0,95

0,94

0,93

0,92

____


0,882

0,886

0,892

0,9

0,912

0,907

0,901

0,891

До


288

308,159

342,813

381

423

463

501

537

До


20,159

34,654

38,188

42,080

40,308

37,839

36,067

33,598

До


17,78

30,703

34,06

37,872

36,760

34,319

32,496

29,935

До


305,78

338,862

376,876

418,873

459,841

497,708

533,724

567

____


1,23 3

1,39 4

1,39 3

1,39 3

1,33 8

1,28 4

1,24 5

1,20 8

кдж / кг


20250

34810

38360

42270

40490

38010

36230

33750

____


0,165

0,284

0,313

0,345

0,331

0,31

0,296

0,275

4. Поступове розрахунок компресора по середній лінії струму

1 ступінь.

1. Дійсна робота стиснення:

2. Адіабатична робота стиснення:

3. Підвищення повної температури в ступені:

4. Повна температура на виході з щаблі:

5. Ступінь підвищення повного тиску в ступені:

6. Повний тиск на виході з щаблі:

7. Критична швидкість потоку на вході і виході:

;

8. Середній радіус на вході:

,

9 Безрозмірна окружна складова абсолютної швидкості на вході:

10. Напрямок абсолютної швидкості на вході:

11. Наведена швидкість на вході:

12. Газодинамічна функція витрати :

13. Кільцева площа на вході в ступінь:

14. Кільцева площа на виході з щаблі в першому наближенні при б 1 = б 3:

де

15. Відносний діаметр втулки на виході з щаблі в першому наближенні, і :

, ,

16. Безрозмірна окружна складова абсолютної швидкості на виході:

17. Напрямок абсолютної швидкості на вході:

18. Наведена швидкість на виході:

19. Дійсна кільцева площа на виході з щаблі:

20. Дійсний відносний діаметр втулки:

21. Середній радіус на виході з щаблі:

.

22. Середній радіус на виході з робочого колеса:

23. Безрозмірна окружна складова абсолютної швидкості на виході з робочого колеса:

24. Кути потоку у відносному русі:

25. Напрямок потоку в абсолютному русі після РК:

26. Кути повороту потоку в середніх перетинах лопаток РК і СА:

27. Відносна швидкість на середньому радіусі на вході в Р.К.:

28. Абсолютна швидкість на середньому радіусі вході в СА:

Частота обертання валу компресора:

Аналогічно проводиться розрахунок для інших перетинів. Результати розрахунку зведені в табл.2.

5. Профілювання робочого колеса (спрямляющего апарату)

Необхідні величини:

;

-Густота решітки

Коефіцієнт, що враховує форму середньої лінії профілю

, Де ;

Кут атаки

;

Кут вигину середньої лінії

;

Кут вигину вхідної крайки

;

Кут установки

;

Кут відставання

;

Хорда

b;

Радіус дуги середньої лінії:

Крок решітки на середньому діаметрі

;

Число лопаток

;

Параметр

ВНА

1



РК

СА

60, 856

60,856

60,792


17,63

18,128


20

20

1

0,806

0,806

0

-0,486

-2,96

35,164

26,678

22,29

107,582

56,078

50,825

44,36

56,347

57,83

b

26

26

26

6. Розрахунок трикутників швидкостей по висоті лопатки

Розрахунок по висоті лопатки ведеться за законом постійної циркуляції.


Перший ступінь


РК

НА



Втулка

Периферія

Втулка

Периферія


124,77

71,52






250,77

155,57

м / с

175

175



м / с



174,61

174,61

град.

54,51

67,77



град.

47,44

32,13



град.



34,88

48,33

град.

76,36

41,79



град.



54,56

64,58


28,92

9,66

19,68

16,25


27,33

12,67

17,33

22,671

град.

36,42

14,53

29,27

31,31

град.

66,85

39,96

47,11

60,44

7. Побудова профілю лопатки

Серія профілю А-40. Спочатку будується симетричний профіль, а потім дуга кола, заданого радіуса, на яку переносяться відповідні товщини профілю. Для кожного перерізу задаємося відносною товщиною профілю. У даному випадку для робочої лопатки на периферії застосовуємо 5%-ний профіль, на середньому перерізі 10%-ний профіль, а в кореневому - 20%-ний профіль. Для ВНА та СА беремо по всій висоті 10%-ий профіль.

8. Міцнісний розрахунок

1.Расчет лопатки на розтяг.

Розрахунок зробимо наступної формулою:

- Щільність матеріалу лопатки (сталь 1Х13)

Лопатка витримає навантаження.

9. Опис спроектованого осьового компресора

Осьовий компресор складається з ротора, що несе робочі лопатки всіх ступенів, і корпусу з випрямляють апаратами і опорами. Даний компресор має ротор змішаного типу, оскільки його окремі секції мають і диски, і барабанні ділянки. Така барабанно-дискова конструкція має досить велику жорсткість і велике критичне число оборотів.

У представленому компресорі секції з'єднуються між собою за допомогою штифтів.

Кожна секція являє собою диск з барабанними ділянками. Барабанні ділянки секцій утворюють собою тіло рівного опору вигину, від чого конструкція ротора має при порівняно малій вазі більшу жорсткість.

Внутрішні порожнини ротора, що утворюються між дисками, повідомляються між собою через отвори в тілі дисків, чим усувається осьове навантаження на диски з-за перепаду тиску.

Сталеві робочі лопатки закріплені в дисках за допомогою хвостовиків типу «ластівчин хвіст» і зафіксовані від зсуву вздовж паза отгібнимі замками.

Всі диски ротора і задній вал компресора піддаються статичної балансуванню, а зібраний ротор динамічною.

Ротор компресора має 2 опори. Передній опорою служить роликовий підшипник, що сприймає радіальні зусилля і що допускає осьові переміщення відносно корпусу.

У задній опорі встановлений кульковий підшипник, який навантажений радіальними і осьовими зусиллями від роторів компресора і турбіни.

Підшипники охолоджуються маслом. Для попередження попадання масла в проточну частину компресора встановлені лабіринтові ущільнення.

Корпус компресора сталевий, звареної конструкції, має горизонтальний роз'єм. Половини корпусу стягнуті болтами.

Лопатки спрямляющий апаратів ступенів входять своїми кінцями в просічки зовнішніх і внутрішніх кілець і приварюються до них. Кожне півкільце спрямляющего апарату закріплено на корпусі болтами.

Напрямний апарат першого ступеня розташований в лобовому картері двигуна. Лопатки закріплені в зовнішньому роз'ємному і внутрішньому кільцях своїми циліндричними хвостовиками.

На зовнішній поверхні корпусу приварені ресівери, в яких клапани перепуску повітря (від помпажа).

10. КНІРС

Вплив числа ступенів на натиск і окружну швидкість.

При виборі параметрів осьового багатоступеневого компресора зазвичай перш за все буває задана величина ступеня підвищення повного тиску р * к. Витрачена робота на стиск визначається при заданому р * к, якщо відомий ККД компресора (з * К):

(1)

З іншого боку, витрачену роботу можна виразити через середній коефіцієнт напору і середню окружну швидкість на периферії компресора (при D K ≠ const):

(2)

де z-число ступенів компресора.

Зіставляючи вираження (1) і (2), отримаємо

(3)

де

При заданому р * до число ступенів компресора тим менше, чим більше наведена окружна швидкість і чим більше середній коефіцієнт напору . Вхідна в формулу (3) величина ізоентропіческого ККД (з * К) незручна для оцінки числа ступенів z, оскільки її значення істотно залежить від р * к, тому зручніше виходити з величини политропического ККД.

Досягнуті в даний час значення политропического ККД багатоступеневих компресорів і прийняті величини наведено на рис. 1.

Рис.1.


Величини середнього коефіцієнта теоретичного напору ( ), Як і величина коефіцієнта теоретичного напору ( ), Обмежені ступенем диффузорной каналів по числах і в гратах. За даними, наведеними на рис. 1, вибираються величини і . При заданому значенні ступеня підвищення повного тиску р * к і величиною за рис. 2 оцінюється величина ізоентропіческого ККД з * К.

Рис. 2

Середня наведена окружна швидкість істотно впливає на вибір числа ступенів. Однак її вибір і, отже, вибір числа ступенів необхідно проводити з урахуванням впливу окружної швидкості на ККД компресора з * К, а також з урахуванням міцності (і в першу чергу, приводить в обертання компресор турбіни). На рис. 3 наведені залежності ізоентропіческого ККД багатоступеневого осьового компресора від і . На цьому графіку можна нанести лінії постійних значень числа ступенів z при заданому значенні р * к.

Рис. 3

1. Список використаної літератури

1. Бекнев В. С., Розрахунок осьового компресора. Москва. 1973.

2. Жирицький Г. С., Стрункін В. А., Конструкція і розрахунок на міцність деталей парових і газових турбін., Видавництво «Машинобудування», 1968.

3. Скубачевскій Г. С., Авіаційні газотурбінні двигуни, конструкція і розрахунок., Видавництво «Машинобудування», 1969.

4. Холщевніков К. В., Емін О. М., Мітрохін В. Т., Теорія і розрахунок авіаційних лопаткових машин. Москва, «Машинобудування», 1986.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
110.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Тесла компресор
Осьовий вентилятор
Осьовий час Ясперса
© Усі права захищені
написати до нас