Термодинамический и газодинамический расчет компрессора

 

l_т= (U₂C_2- U₁C₁₉₀°-β))=(200 189,46 -

-108 99,99 90°-45))=25,02 кДж/кг

Теоретическая мощность на привод компрессора

N_T=ZρGl_T,

 

где плотность воздуха ρ = = 0,12 10⁶/(287 298)= 1,403 кг/м³.

N_T=3 1,403 0,85 25,02=89,51 кВт

Действительная мощность на привод

N_Д =

где  =λ₀λ_дрλ_tλ_ут=0,95 0,99 0,98 0,94=0,87

 

N_Д=89,51/0,87=102,88 кВт.

 

Теоретическая удельная работа на привод компрессора при политропном  сжатии с показателем политропы n=1,5

 

l_тn= RT_{1=(1,5/1,5-1) = 287} 298(3,08^(1,5-1/1,5) -1)=102,63  кДж/кг

 

Для сравнения теоретическая  мощность на привод при политропном  сжатии

N_тп=ρ₁Gl_тn =  1,452 0,85 102,63=127 кВт

 

 

2.5 Расчет обратного  направляющего аппарата центробежного

Компрессора

На основании экспериментальных  данных можно принять ширину лопаток  при входе в безлопаточный диффузор и при выходе из него

b₃=b₄=b₂=0,021  м

Размер диффузора

D_y = 1,7D₂=1,7 1,27=2,159 м

Окружная составляющая на выходе из диффузора

C_уи=(U₂- W₂) =(200-0,021 15,52) =115,81 м/с

Этот расчет безлопаточного диффузора, применяемых в компрессорах

при  α₂ °

 

Тангенциальная и радиальная составляющие в треугольниках скоростей  в обратном направляющем аппарате.

C_n =                                                     (19)

=                                             (20)

где Q - расход,   при н.у.;

K_v - отношение удельных объемов при н.у. в рассматриваемом сечении;

- коэффициент, учитывающий  сечение лопаток;

 α - угол, между скоростями С и С_y, в треугольниках скоростей;

 В следствии малого изменения скорости в обратном направляющем аппарате, можно считать во всех сечениях K_v=K_v1=const

 

= 1-                                                (21)

 

z- число лопаток в обратном направляющем аппарате. z=12…18

 

- толщина лопаток, зависящая от размеров машины.

Угол на входе и на выходе в обратный направляющий аппарат принимаем 30°

=1 - = 0,84

 

Ширина лопаток на входе b₅= b₄=0,02 м

 

K_v= = = 0,754

 

= = 33,815

= = = 58,6

C===67,6565

Ширина лопаток на выходе:

 

₆ =

₆ = = 0,009 м

Угол ₀  выхода из обратного направляющего аппарата равен 90°                          

3 Расчеты на прочность отдельных деталей компрессора

 

3.1 Расчет на прочность рабочего колеса

 

Нагрузка от 32 лопаток толщиной = 2 мм передаётся валу.

 

Материал-сталь ( = 0,3; = 7,8 10³ )

 

Допускаемое напряжение [] = 300

Наружный диаметр D₂=1,27 м.

 

Внутренний диаметр D₁ =0,69 м.

 

Окружная скорость по наружному  диаметру W₂ = 15,62 м/с

 

Начнем расчет с профилирования внутреннего кольца диска.

Для определения размеров кольца диска вычислим.

= =0,002

Зададимся значением   = 0,1 , тогда радиальный размер кольца

 

= = = 0,131 

 

Постоянная С₁ =

= = = 1,15

 

Окружные напряжения во внутренней части кольца определяются по формуле  при _r = 0

 

_i = = 300 =

=574

 

Радиальные напряжения на стыке равнопрочной частью определяются по формуле:

_r= (1-2) = (1-2 0,3) 300 = 80

Окружное напряжение на стыке  с равнопрочной частью

 

_t = = = 348

Далее рассчитываем равнопрочный участок диска.

Определим значение переменной U₁