Михайлова, А. Б. Испытания и расчет центробежного компрессора / А. Б. Михайлова, Д. А. Ахмедзянов, Н. Б. Проскурина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2010. — № 1-2 (13). — Т. 1. — С. 82-85. — URL: https://moluch.ru/archive/13/1036/ (дата обращения: 29.08.2021).

В последнее время проявляется большой интерес к центробежным компрессорам. Возможность достижения в них высоких степеней повышения давления при небольшой осевой протяженности и массе компрессора и двигателя отодвинула на второй план такой недостаток центробежного компрессора, как более низкий КПД, по сравнению с осевым компрессором 5.

Принцип действия центробежного компрессора сопоставим с принципом действия осевого компрессора, но с одним существенным различием: в центробежном компрессоре поток воздуха входит в рабочее колесо вдоль оси двигателя, а в рабочем колесе происходит поворот потока в радиальном направлении. Таким образом, в рабочем колесе за счёт центробежной силы создаётся дополнительный рост полного давления. То есть частицы рабочего тела получают дополнительную кинетическую энергию.

Рабочее колесо центробежного компрессора представляет собой диск или же сложное тело вращения, на котором установлены лопатки, расходящиеся от центра к краям диска. Межлопаточный канал в центробежном рабочем колесе, так же, как и в осевом — диффузорный. По типу используемых лопаток рабочие колеса классифицируются на радиальные (профиль лопатки ровный) и реактивные (профиль лопатки изогнутый). Реактивные рабочие колеса обладают более высокими КПД и степенью повышения давления, но сложнее в изготовлении, и, как следствие – дороже. Поток газа попадает в рабочее колесо центробежного компрессора, где частицам газа передаётся кинетическая энергия вращающегося колеса, диффузорный межлопаточный канал производит торможение движения частиц газа относительно вращающегося колеса, центробежная сила придаёт дополнительную кинетическую энергию частицам рабочего тела и направляет их в радиальном направлении. После выхода из рабочего колеса частицы рабочего тела попадают в диффузор, где происходит их последующее торможение, с преобразованием их кинетической энергии во внутреннюю.

На рис. 1-3 представлен стенд для испытания центробежного компрессора. Стенд имеет два управляющих фактора: частоту вращения и расход воздуха.

Основные технические характеристики стенда.

1. Расход воздуха, л/с (кг/с) 50 (0,063)

2. Степень повышения давления 1,5

На рис. 1 приведено изображение рабочего колеса центробежного компрессора.

Видео:5 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

Расчет и проектирование центробежного компрессора ГТД

Видео:1 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

Методика расчета ступени центробежного компрессора по исходным данным. Расчет параметров во входном и выходном сечениях рабочего колеса и на выходе из радиального лопаточного диффузора. Расчет параметров на входе в осевой диффузор и на выходе из него.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Калужский филиал

Ладошин А.М. Яковлев В.М.

Расчет и проектирование центробежного компрессора ГТД

Калуга

Введение

Современный расчет компрессора состоит из ряда этапов:

энергетический расчет, в результате которого определяются окружная скорость U₂ и диаметр D₂ рабочего колеса;

расчет по средним параметрам, в результате которого определяются средние скорости, углы потока и т.д., а также основные геометрические размеры элементов компрессора;

расчет по линиям тока и профилирование элементов компрессора.

Схематически центробежный компрессор состоит из входного устройства, рабочего колеса и выходной системы.

Читайте также: Компрессоры митсубиси в россии

Входные устройства выполняются осевыми или радиально-круговыми, осесимметричными или с локальным подводом воздуха посредством улиток различного типа.

Входные устройства могут иметь неподвижный направляющий аппарат.

Рабочие колеса могут быть радиальными или реактивными (с загнутыми по вращению или против вращения лопатками на выходе), с разделенным или выполненном за одно целое вращающимся направляющим аппаратом.

Выходная система — это система диффузоров различного типа (подробно в […])

Представленная методика поясняется конкретным примером расчета ступени центробежного компрессора.

Расчет параметров во входном и выходном сечениях рабочего колеса.

Исходными данными для расчета компрессора являются:

— степень повышения давления;

— лопаточный угол на выходе из рабочего колеса;

Вход — осевой или радиально-круговой;

, Па; , К — давление и температура атмосферного воздуха.

= 1,6; = 4,3; = 0,78; = 65 0 ; = 101300 Па; = 288К.

1. Адиабатная и действительные работы компрессора

2. Задаемся величиной согласно таблице 1.

Внимание! Полученное значение коэффициента адиабатического напора является предварительным и подлежит уточнению в дальнейшем.

3. Окружная скорость на диаметре :

4. Задаемся и с помощью таблицы 2 определяем оптимальное значение параметра

Величина зависит от типа входного устройства ():

Значение тем больше, чем меньше осевая протяженность радиально кругового входного устройства.

При наличие неподвижного направляющего аппарата и прочих равных условиях величину можно уменьшить на в пределах обозначенного диапазона.

При достаточно большой окружной скорости необходимо ввести предварительную закрутку на входе.

5. Площадь входного сечения рабочего колеса:

— коэффициент, учитывающий загромождение пограничным слоем и зависит от типа входного устройства и расхода воздуха.

— для осевого входного устройства;

Для нахождения необходимо определить закон закрутки по высоте лопатки перед колесом.

Возможны следующие законы:

При выборе величины относительного диаметра втулки следует руководствоваться конструктивными соображениями, ориентируясь на . Задаемся законом закрутки и , тогда

По таблице газодинамических функций

— коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве.

— осевой вход без неподвижного направляющего аппарата (ННА) ;

— радиально-круговой вход без ННА ;

— радиально-круговой вход с ННА перед колесом ;

— радиально-круговой вход с ННА в радиальной части ;

6. Периферийный диаметр колеса на входе:

7. Максимальный диаметр колеса:

8. Диаметр втулки колеса на входе:

Если полученный диаметр втулки мал, то следует задаться такой величиной , чтобы получился не менее 0,06м.

Анализ формулы (**) показывает, что для при изменении в диапазоне величины и соответственно изменяются не более чем на 0,4, поэтому пересчет можно не делать.

10. Параметры потока на входе в колесо:

Таким образом, значение угла получилось равным . Однако, значение углов , представленные в таблице 2, являются ориентировочными, т.к. достоверных данных по отношению коэффициентов потерь , от которого в основном зависит величина , нет.

В выполненных конструкциях величина угла находится в пределах 30-40 о .

При оценке допустимых величин необходимо руководствоваться следующими соображениями:

Читайте также: Как снять реле с компрессора холодильника вирпул

— до значений кпд колеса слабо зависит от и составляет около 0,91

Если нет особых требований по производительности компрессора или жестких ограничений по его габаритам, то . В противном случае можно допустить существенно большие значения (до ). Однако следует иметь в виду значительное снижение кпд компрессора и диапазона его характеристики по расходу воздуха, что приведет к еще большему снижению кпд в расчетной точке. Для снижения необходимо уменьшить величину угла и повторить расчеты с п.4.

Для рассматриваемого примера считаем полученное значение приемлемым. По таблицам газодинамических функций определяем:

11. Параметры потока на выходе из колеса

Кпд колеса в зависимости от определяется по рис. 1.

Рис. 1. Зависимость от относительной скорости в относительном движении (При ). При .

Так как расход воздуха , то принимаем .

Экспериментальные исследования показывают, что кпд ступени центробежного компрессора зависит от степени диффузорности колеса (или ), увеличение которой связано как с ростом дисковых потерь, так и с ухудшением поля скоростей на выходе из колеса, что ухудшает работу радиального лопаточного диффузора. В связи с этим рекомендуется принимать

Величина должна быть тем больше, чем выше окружная скорость.

При малых расходах воздуха () величину необходимо снижать для получения приемлемой величины высоты лопатки на выходе из колеса h₂. В практике двигателестроения значение h₂ менее 0,005м не встречается.

Число лопаток Z=23. (опыт показывает, что при можно путем фрезерования выполнить до 24 лопаток).

Определяем коэффициент мощности по формуле Казанджана:

По таблице газодинамических функций

12. Уточнение величины коэффициента адиабатического напора .

Определяем коэффициент дисковых потерь.

Безразмерный коэффициент есть функция числа Рейнольдса, учитывающий одновременно потери мощности от перетеканий […].

— для колец с двухсторонним входом;

Так как уточненное значение отличается от принятого ранее больше, чем на 0,005 необходимо повторить расчет с п.3, приняв полученное значение как окончательное.

13. Окончательный расчет параметров потока на входе и геометрических параметров входного сечения рабочего колеса.

Значение принимаем полученным в п.10.

Совпадение и полученного хорошее.

14. Окончательный расчет параметров потока на выходе и геометрических параметров выходного сечения рабочего колеса.

В виду незначительного изменения и соответственно , величины остаются теми же.

Величина не пересчитывается.

Величины , и можно не уточнять.

По таблицам газодинамических функций

— коэффициент, учитывающий загромождение выходного сечения поперечным слоем, по результатов экспериментов изменения в пределах . Большая величина соответствует меньшим расходам воздуха.

— коэффициент, учитывающий… выходного сечения лопатками.

— толщина лопатки на выходе из колеса.

Для выполненных компрессоров с расходом воздуха и Для литых колес закрытого типа, у которых выходные кромки не удается механически обработать , у колес с .

Так как, проектируемый компрессор малорасходный и колесо предполагается сделать полуоткрытым с механической обработкой лопаток, принимаем

Высота лопатки на выходе получилась удовлетворительной (h₂>0,005 м). Если потребуется увеличить h₂, следует уменьшить величину в пределах рекомендованного в п.11 диапазона и повторить расчет с момента уточнения (п.12)

II-2 Расчет параметров потока на входе в радиальный лопаточный диффузор.

В рассматриваемом примере незначительно превышает единицу. Поэтому отношение выбираем равным 1,1. В связи с абсолютно малым размером высоты лопатки на выходе из колеса, принимаем h₃=h₂. В других случаях при выборе геометрических параметров безлопаточного диффузора следует руководствоваться разделом 2.1 [ ].

При расчете параметров потока на выходе из безлопаточного диффузора, кроме рассчитанных параметров на выходе из рабочего колеса и выбранных величин и h₃ необходимо дополнительно задать значение коэффициентов сопротивления и.

Потери в безлопаточном диффузоре складываются из потерь на трение, потерь, связанных с торможением потока (диффузорностью), с выравниванием относительных скоростей , по шагу лопаток и с неравномерностью поля абсолютных скоростей по высоте канала .

Выделить и подсчитать отдельные виды потерь не представляется возможным, поэтому работу безлопаточного диффузора характеризуют суммарной величиной потерь , определяемой по формуле потерь на трение:

, но с увеличением и неизменным по радиусу значением

В ядре потока окружная составляющая абсолютной скорости изменяется вдоль радиуса по закону , а у боковых стенок безлопаточного диффузора циркуляция за счет сил трения уменьшается.

При (приближенно с ошибкой менее 1%)

При а также при для определения потерь и соответственно параметров потока на выходе из безлопаточного диффузора вся его радиальная протяженность разбивается на несколько участков, на которых рассчитываются потери и значения .

Порядок и результаты расчета параметров потока на выходе из безлопаточного диффузора представлены в таблице 3.

Видео:2 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

Расчёт и проектирование центробежного компрессора

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра КМУ
Специальность вакуумная и компрессорная техника физических установок
Тема курсового проекта__Расчёт и проектирование ЦК
Казань 2011

Исходные данные:
Центробежный компрессор производительностью 4,5 м3/с предназначен для сжатия воздуха до давления 5,6 атмосфер.

Аннотация:
В пояснительной записке проведены расчеты: термогазодинамический, уравновешивание осевой силы, действующей на ротор, осевого подшипника, концевых уплотнений, критических частот и мощности, прочности основного и покрывного дисков. Она включает вопросы по автоматизации и защите. В конце пояснительной записки в качестве приложений вложены спецификации на сборочные чертежи.

Графическая часть содержит сборочные чертежи центробежного компрессора.

Введение
1 Описание конструкции компрессора
2 Задание на проектирование компрессора
3 Термогазодинамический расчет
3.1 Подготовка исходных данных
3.2 Расчет вариантов проточной части секции и
выбор конструктивной схемы
3.2.1 Расчет вариантов проточной части на ЭВМ
3.3 Поверочный расчёт
3.4 Расчет рабочих колес
3.5 Расчет диффузоров
3.6 Расчет поворотного колена и обратно направляющего аппарата
3.7 Расчет выходного устройства
3.8 Расчет диаметров нагнетательного и всасывающего патрубков
3.9 Определение внутренней мощности и КПД
3.10 Параметры газа в характерных сечениях ( графики: где n – номер сечения: 1, 2, 3, 4, 5, 6)
4 Расчет и уравновешивание осевой силы, действующей на ротор
4.1 Расчет осевых сил, действующих на РК
4.2 Расчет уравновешивающего устройства (думмиса)
5 Расчет осевого подшипника
6 Расчет концевых уплотнений
7 Расчет дисков РК на прочность
8.1 Расчет основного диска на прочность
8.2 Расчет покрывного диска на прочность
9 Расчет критических частот ротора
10 Определение мощности КМ и выбор двигателя
11 Автоматизация и защита
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

Состав: корпус компрессора (СБ), рабочие колесо (СБ), ротор (СБ), Спецификация, ПЗ

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/sovremennye-metody-proektirovaniya-tsentrobezhnyh-kompressorov

  📺 Видео

  6 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

  

  8 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

  

  7 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

  

  9 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

  

  3 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

  

  Центробежные компрессоры Danfoss Turbocor: комфорт и энергосбережениеСкачать

  

  Центробежный компрессорСкачать

  

  4 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

  

  Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать

  

  Как работает центробежный газовый компрессорСкачать

  

  Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать

  

  Центробежные компрессоры SeAH в РоссииСкачать

  

  Курс ""Турбомашины" Глава 3.2 Рабочий процесс центробежного компрессора. ч. 1 (лектор Батурин О.В.)Скачать

  

  Видеоурок "Классификация компрессоров"Скачать