Термодинамический и газодинамический расчет компрессора

S_4-5 = C_vm  () = 0,72 = 0,0129 кДж/кг К

l_пол = R(T₄ – T₅) /(n_сж.-1) = 287 (298 – 327,8) / 0,5 = -17,105  кДж/кг    

Значение энтропии в точке 2 и последующих точках найдем путем  прибавления изменений энтропии в процессах.

 

S₂ = S₁ + S_1-2 = 5,89 + 0,0127 = 5,902 кДж/кг К

 

S₃ = S₂ + S_2-3 = 5,902 + 0,0129 = 5,914 кДж/кг К

 

S₄ = S₃ + S_3-4 = 5,914 - 0,193 = 5,7219 кДж/кг К

 

S₅ = S₄ + S_4-5 = 5,7219 + 0,0129 = 5,7348 кДж/кг К

Сумма всех работ процессов  будет равна

l= l_1-2 + l_2-3 + l_3-4 + l_4-5 + l_5-6

l= -16,646 – 67,362 – 24,15– 17,105 = -125,263 кДж/кг

Работа политропного сжатия без промежуточного охлаждения между  второй и третью ступенями определяется по формуле:

l_пол = R(T₁ – T_к) /(n_сж.-1)

где Т_к - температура в конце сжатия, не учитывающая охлаждение между ступенями рассчитывается по формуле:

 

  = (

T_к = T₁ ( = 298,15    ( = 417,41 К

 

Тогда работа будет равна:

l_пол = 287 (298,15 – 417,41) / 0,5 = 68,4552 кДж/кг

Экономию (Э) в работе сжатия при охлаждении оценивают, пользуясь  соотношением:

Э = 100%

Э = 100% = 28,2%

Коэффициент Э позволяет оценить экономию от охладителя в 28,2%.

 

2.4 Расчет геометрических параметров ступени центробежного компрессора, удельной работы ступени, мощности на привод

компрессора

Принимаем U₂=200 м/с и находим внешний диаметр рабочего колеса D₂

 

D₂ = = 60 200/3,14 3000 = 1,27 м

 

Известно, что D₁/D₂=0,5…0,6. Принимаем D₁=0,55 D₂ и рассчитываем

 D₁=0,55 1,27=0,69 м

 

 

 Определяем U₁:

 

U₁ = π D₁n /60=3,14 0,69 3000/60=108 м/с.

 

Задаемся числом лопаток Z_л=32 и рассчитываем шаг t_d1 по внутреннему диаметру

 

t_d1 = = 3,14 0,69/32 = 0,06 м

 

Принимаем толщину лопатки  =0,016 м и находим длину входного сечения l₁

 

l₁ = t_d1– = 0,06-0,016 = 0,05 м                 

Известно, что ширина проходного сечения  b₁ соотносится с D₁ как:

b₁/D₁ = 0,05…0,1. Принимаем b₁ = 0,09 D₁  и рассчитываем

b₁=0,09 0,69=0,062 м

 

Находим площадь сечения  входного канала

F₁= l₁ b₁=0,05 0,062=0,0031 м² .

 

Рассчитываем относительную  скорость воздуха на входе в рабочее  колесо

 

w₁ = = 0,85/ (32 0,0031) = 9,444 м/с

 

Проводим аналогичные  расчеты для диаметра D₂

 

t_d2 = = 3,14 1,27/32=0,12 м

 

l₂= t_d2-δ=0,12-0,016=0,104 м

Принимаем отношение b₂/D₂ из диапазона 0,01…0,02 b₂/D₂=0,02.

b₂= 0,02 D₂=0,02 1,27=0,025 м

F₂= l₂ b₂=0,104 0,025=0,002 м²

 

W₂ = = 1/(32 0,002)=15,62 м/с

 

Объёмный расход воздуха  на выходе из компрессора G₂ равен

 

G₂ = = 0,12 0,85 327/298 0,16 = 0,7 м³/с

 

 

Принимаем углы для относительных скоростей β₁=30°   β₂=45°  

(обычно  β₁=20°…40°, β₂=60°…65°) и находим абсолютную скорость С₁

 С₁= = (9,444 ²+108²-2 9,444 108 cos(30))^0,5=

=99,99м/с.

Находим абсолютную скорость С₂

С₂= = (15,62 ²+200²-2 15,62 200 cos(45))^0,5=

=189,46 м/с.

Находим теоретическую работу на привод ступени при адиабатном сжатии