Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

или для осевых машин с движением по цилиндрическим поверхностям тока, когда , как

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

.

Таким образом, энергообмен в рабочем колесе определяется кинематикой потока, а именно величиной окружной скорости решетки и изменением окружной составляющей абсолютной скорости потока от входа в колесо до выхода из него. Поэтому ясное представление о форме движения в рабочем колесе чрезвычайно важно для понимания основных особенностей работы турбомашин, в частности компрессоров.

Форма течения в области рабочего колеса определяется скоростями абсолютного движения (обозначаемыми в дальнейшем с), построенными в неподвижной системе координат (системе, связанной с корпусом машины), переносного движения (u) — движения лопаток рабочего колеса и относительного движения (w), то есть движения среды относительно движущихся с окружной скоростью лопаток рабочего колеса. Скорость относительного движения — это скорость среды в системе координат, связанной с вращающимися лопатками рабочего колеса.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Основной связью, определяющей соотношения между абсолютными, переносными и относительными скоростями, является условие сложения векторов , утверждающее, что вектор абсолютной скорости является суммой векторов скоростей переносной и относительной. Графическое изображение условия называется треугольником скоростей, который может быть построен как для входа в рабочее колесо, то есть для течения перед рабочим колесом, так и для выхода из рабочего колеса.

Совмещенные треугольники скоростей для входа и выхода называются иногда планами скоростей, они характеризуют кинематику потока в рабочем колесе, в конечном счете определяющую и величину переданной работы.

В современной практике проектирования и расчета турбомашин в основном используются два метода совмещения треугольников при построении планов скоростей. В компрессоро- и турбостроении план скоростей обычно строится при совмещении началам векторов абсолютных и относительных скоростей для треугольников входа и выхода (рис. 1).

Треугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис.1. Треугольники скоростей при совмещении начала их векторов

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

В вентиляторостроении при анализе режимов работы осевых ступеней с течением по цилиндрическим поверхностям тока (когда ) планы скоростей строят совмещением векторов окружных скоростей (рис.2).

Очевидно, оба момента построения планов скоростей допустимы и поэтому необходимо всегда уметь перейти от одной формы плана скоростей к другой.

Вполне естественно, что треугольники скоростей, т.е. план скоростей, отражающих картину течения, определяются как неподвижными, так и подвижными лопатками и, прежде всего, их геометрической формой.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 2 Треугольники скоростей при совмещении векторов окружных скоростей

Действительно, проследим, за потоком от входа в ступень осевого компрессора до выхода из него. Предположим, что перед решеткой входного направляющего аппарата среда движется в осевом направлении, то есть вдоль оси машины. Решетка направляющего аппарата в этом случае разместится поперек движущегося потока. Если мы будем рассматривать течение на какой-либо цилиндрической поверхности, соосной с осью ступени, то, развернув такую поверхность на плоскость, получим картину, изображенную на рис. 3.

Треугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 3 Схема входа потока в направляющий аппарат

Рис.4. Схема обеспечения заданного

направления потока на выходе из решетки пластин

Так как направление векторов с0 определяется особенностями течения где-то впереди рассматриваемой ступени и является заданным, то конструктор, проектируя ступень и стремясь уменьшить потери при обтекании лопаток, очевидно, должен придать входным элементам лопаток неподвижной решетки направление, примерно соответствующее вектору абсолютной скорости с0, набегающего на лопатки потока.

Входной направляющий аппарат (ВНА) ставится для придания вполне определенного направления потоку перед рабочим колесом, выбираемого при проектировании наиболее выгодной для заданных условий ступени. Если направление скорости перед рабочим колесом задано вектором с1,то очевидно, что это направление должны придать потоку лопатки входного направляющего аппарата. Вполне естественно, что в первом приближении направление потока на выходе из решетки определится направлением выходных кромок лопаток, что становится совершенно очевидным при предельном переходе к решетке из бесконечно тонких пластин, очень близко расположенных друг к другу (рис. 4).

В реальных решетках действительное направление скорости отличается от направления выходных кромок лопаток втем большей степени, чем больше расстояние между лопатками. На направление скорости выхода влияют и другие геометрические характеристики решетки, а также режимы обтекания (числа М и Re, углы набегания потока на лопатки и т.д.).

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 5. Треугольники на входе и выходе рабочего колеса осевого компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Если перед рабочим колесом течение определяется вектором с1 (скоростью выхода среды из входного направляющего аппарата), то на перемещающиеся лопатки рабочего колеса поток набегает со скоростью и, следовательно, треугольник скоростей перед лопатками рабочего колеса имеет вид, изображенный на рис. 5а.

Профилируя лопатки рабочего колеса, конструктор, стремясь уменьшить потери при набегании потока на лопатки, придает их входным кромкам направление, совпадающее с направлением набегающего потока, то есть с направлением скорости w1.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Выбрав кривизну лопаток (то есть форму и направление выходных кромок), конструктор определяет и направление относительной скорости на выходе из рабочего колеса, а следовательно, и форму треугольника скоростей на выходе из рабочего колеса (рис. 5б). Совмещение треугольников скоростей рабочего колеса даёт совмещенный план скоростей при неравенстве расходных составляющих скоростей с1z с2zперед и за рабочим колесом. При равенстве расходных составляющих скоростей с1z = с2z построение треугольников скоростей упрощается (рис.7).

ИССЛЕДОВАНИЕ СТУПЕНИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА

Центробежный компрессор находит широкое применение в транспортных и авиационных двигателях (ГТД), в газотурбинных установках замкнутого цикла (ЗГТУ), а также в стационарных установках и на вертолетных газотурбинных двигателях в качестве последней ступени осецентробежного компрессора.

Читайте также: Воздушный компрессор autoprofi 50 л мин akm 50

При вращении колеса воздух по каналам, образованным лопатками, нагнетается к периферии. Перед колесом образуется разрежение и наружный воздух непрерывно по входному устройству поступает к колесу. В рабочем колесе к потоку подводится механическая энергия, под действием которой в рабочем колесе происходит сжатие рабочего тела ( Треугольник скоростей для центробежного компрессора> Треугольник скоростей для центробежного компрессора) и увеличивается кинетическая энергия потока в абсолютном движении ( Треугольник скоростей для центробежного компрессора> Треугольник скоростей для центробежного компрессора). Из рабочего колеса газ поступает в диффузор, в котором площадь сечения увеличивается с возрастанием радиуса. Согласно уравнению неразрывности при этом постепенно снижается скорость потока. В соответствии с уравнением Бернулли кинетическая энергия в диффузоре переходит в энергию давления.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 1. Схема конструктивных типов рабочих колес:

а)-открытое; б)-полуоткрытое; в)-закрытое

На рис.1 приведены схемы применяемых конструкций рабочих колес центробежных компрессоров. Рабочее колесо открытого типа имеет отдельные лопатки, укрепленные на втулке. При использовании РК открытого типа возникают повышенные концевые потери, связанные с перетеканием воздуха. Поэтому, несмотря на сравнительную конструктивную простоту, этот тип колес имеет ограниченное применение. Рабочие колеса закрытого типа обеспечивает наибольшее значение КПД. Наличие покрывного диска снижает концевые потери. Однако этот тип колеса конструктивно значительно сложнее других и имеет меньшую окружную скорость вращения, допускаемую по условиям прочности. До последнего времени наиболее часто применялось РК полуоткрытого типа, сочетающее достоинство открытых (простота изготовления) и закрытых (уменьшенные концевые потери) колес.

При исследовании рабочего процесса в центробежном компрессоре применяется понятие степени реактивности:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольники скоростей для колес с различной степенью реактивности приведены на рис.2.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 2.Треугольники скоростей РК центробежных компрессоров с различной степенью реактивности:

Видео:Турбинная ступень. Треугольники скоростейСкачать

Турбинная ступень. Треугольники скоростей

а–лопатки загнутые против вращения; б–радиальные лопатки; в–лопатки загнутые по вращению

Для радиально расположенных лопаток Треугольник скоростей для центробежного компрессораполучим: Треугольник скоростей для центробежного компрессораи Треугольник скоростей для центробежного компрессора. Треугольник скоростей на выходе из РК в этом случае приведен на рис.2,б. В действительности, Треугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессора, происходит существенное увеличение скорости абсолютного потока Треугольник скоростей для центробежного компрессораи, следовательно, уменьшение степени реактивности. В связи с уменьшением степени реактивности Треугольник скоростей для центробежного компрессорав колесах с Треугольник скоростей для центробежного компрессора> Треугольник скоростей для центробежного компрессораих называют активными. При наибольшем коэффициенте теоретического напора Треугольник скоростей для центробежного компрессораи, следовательно, при большем напоре при заданной окружной скорости Треугольник скоростей для центробежного компрессораРК с Треугольник скоростей для центробежного компрессора> Треугольник скоростей для центробежного компрессораобладают наиболее пологим протеканием характеристики ступени и эффективность работы лопаточного диффузора трудно обеспечить в связи с большим значением скорости набегающего на лопатки диффузора потока воздуха.

На рис.3 показана зависимость общей теоретической работы от производительности при различных выходных углах лопаток:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 3. Зависимость общей теоретической работы от производительности при различных выходных углах лопаток

Испытания проводятся на стенде «Ступень центробежного компрессора», конструктивная схема которого представлена на рис.4.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 4. Схема стенда «Ступень центробежного компрессора»:

1–входное устройство; 2–рабочее колесо; 3–электродвигатель; 4–датчик тахометра; 5–дроссель; 6–обратный радиальный направляющий аппарат; 7–выходная емкость

Рабочее колесо 2 приводится во вращение электродвигателем 3. Воздух поступает в компрессор через входное устройство 1, мерная часть которого выполнена по лемнискате в соответствии с ГОСТ 27-64. Тем самым создается равномерное поле скоростей перед компрессором. На выходе из компрессора находится обратный радиальный лопаточный аппарат 6, из которого воздух обтекая электродвигатель поступает в выходную емкость 7, проходя затем дроссельную заслонку 5.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Путем изменения частоты вращения электродвигателя и положения дроссельной заслонки можно установить режим работы компрессора в требуемом диапазоне изменения параметров .

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 5. Рабочее колесо компрессора

Рабочее колесо центробежного радиального компрессора полуоткрытого типа имеет следующие параметры (рис.5):

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— диаметр входа;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— диаметр выхода;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— высота лопатки на входе в колесо;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— высота лопатки на выходе из колеса;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— угол входа потока;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— угол выхода потока из рабочего колеса;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— число лопаток;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— толщина лопатки;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— радиус изгиба лопатки;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— радиус окружности, на котором располагаются центры дуг изгиба лопаток.

В процессе проведения эксперимента измеряются:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

перепад давления на входном мерном устройстве

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

температура окружающей среды

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

полное давление на входе в компрессор

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

температура воздуха на выходе из рабочего колеса

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Видео:Как рисовать треугольники скоростей на экзамене. Паровые турбиныСкачать

Как рисовать треугольники скоростей на экзамене. Паровые турбины

температура воздуха на выходе из компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

давление заторможенного потока на выходе из компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

статическое давление на выходе из компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

частота вращения ротора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

сила тока

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

напряжение

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТУПЕНИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА

Экспериментально получить характеристики ступени центробежного компрессора в виде зависимостей: Треугольник скоростей для центробежного компрессора, Треугольник скоростей для центробежного компрессора, Треугольник скоростей для центробежного компрессора, Треугольник скоростей для центробежного компрессора, Треугольник скоростей для центробежного компрессора.

При работе компрессора в какой-либо системе в связи с изменением режимов работы системы изменяются параметры на входе в компрессор и меняются свойства рабочего тела (воздуха). Например, при работе компрессора в составе авиационного двигателя в связи с изменением высоты и скорости полета изменяются параметры на входе: давление Треугольник скоростей для центробежного компрессора, температура Треугольник скоростей для центробежного компрессора, расход рабочего тела Треугольник скоростей для центробежного компрессора, частота вращения Треугольник скоростей для центробежного компрессора, вязкость воздуха Треугольник скоростей для центробежного компрессора, его теплопроводность Треугольник скоростей для центробежного компрессораи теплоемкость Треугольник скоростей для центробежного компрессораи, следовательно, отношение теплоемкостей Треугольник скоростей для центробежного компрессора. Для КПД Треугольник скоростей для центробежного компрессораи степени повышения полного давления Треугольник скоростей для центробежного компрессорав общем случае можно записать следующие функциональные зависимости:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

(1)

Приведенные зависимости, которые называются характеристиками компрессора, неудобны при их практическом использовании. Это связано с тем, что Треугольник скоростей для центробежного компрессораи Треугольник скоростей для центробежного компрессоразависят от многих переменных, что делает практически невозможным их графическое представление.

В связи с этим построение характеристик основывается на положениях теории подобия, позволяющей путем введения безразмерных параметров или критериев подобия уменьшить число переменных, определяющих характеристики лопаточных машин.

Явления подобны, если соблюдается геометрическое, кинематическое и динамическое подобие.

Если исследуется одна и та же машина, то изменение размеров вследствие термического расширения и упругих деформаций не учитывается и делается допущение, что геометрическое подобие сохраняется.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Для выполнения кинематического подобия необходимо, чтобы сохранялось подобие треугольников скоростей, т. е. Отношение окружной скорости к абсолютной в сходственных точках было бы одинаковым

Читайте также: Чем заменить компрессор в септике

Из теории подобия известно, что газодинамическое подобие в геометрически подобных системах будет выполнено, если критерии подобия равны. Применяя положения теории размерностей или рассматривая уравнения, описывающие явления на исходном и на подобном режимах, можно установить, что газодинамическое подобие определяется равенством следующих критериев:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— показатель адиабаты;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— характеризующий влияние сжимаемости потока;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— характеризующий соотношение инерционных сил и сил вязкости в потоке на характер течения и потери от трения;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— характеризующий влияние на поток поля гравитационных сил;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— характеризующий физические свойства рабочего тела и не зависящий от параметров потока.

Если учесть, что для газа влияние гравитационного поля невелико Треугольник скоростей для центробежного компрессора, для воздуха Треугольник скоростей для центробежного компрессора, а в большинстве случаев лопаточные машины работают в такой области (автомодельной) изменения числа Треугольник скоростей для центробежного компрессора, что коэффициенты потерь не изменяются с изменением Треугольник скоростей для центробежного компрессора, то функциональную зависимость (1) можно представить в следующем виде:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

(2)

Если вместо чисел Треугольник скоростей для центробежного компрессораупотребить однозначно связанные с ними приведенные скорости Треугольник скоростей для центробежного компрессора, а вместо Треугольник скоростей для центробежного компрессоравеличину функции Треугольник скоростей для центробежного компрессора, то получим характеристику компрессора представленную в виде зависимостей:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

(3)

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

где — приведенная окружная скорость.

Характеристики (3) справедливы для всего семейства геометрически подобных компрессоров и их удобно использовать, например, для определения размеров и параметров нового компрессора, для которого известна характеристика его геометрически подобной модели.

Для компрессоров определенных размеров более удобно использовать характеристики компрессора, в которых вместо Треугольник скоростей для центробежного компрессораи Треугольник скоростей для центробежного компрессораиспользуются однозначно связанные с ними комплексные параметры Треугольник скоростей для центробежного компрессораи Треугольник скоростей для центробежного компрессора— называемые соответственно приведенным расходом и приведенной частотой вращения. Использование этих параметров представляется более удобным, так как они непосредственно связаны с такими важными параметрами компрессора как расход воздуха Треугольник скоростей для центробежного компрессора, частота вращения Треугольник скоростей для центробежного компрессораи параметрами воздуха на входе в компрессор Треугольник скоростей для центробежного компрессораи Треугольник скоростей для центробежного компрессора.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессораи Треугольник скоростей для центробежного компрессоразначение температуры и давления при стандартных условиях на входе в компрессор,

Видео:Построение Планов скоростей компрессораСкачать

Построение Планов скоростей компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора— называется приведенным расходом, а т.к. он соответствует определенному значению Треугольник скоростей для центробежного компрессора, то можно его рассматривать в качестве параметра подобия.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Из условия можно записать для двух подобных режимов:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— называется приведенным числом оборотов.

Характеристики компрессора, построенные в виде зависимостей:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

(4)

называют универсальными характеристиками и позволяют при одинаковых условиях на входе сравнивать параметры различных компрессоров.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 6. Типовая характеристика компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Характеристика компрессора в форме зависимостей, определяемых соотношением (4) показана на рис.6. Важной особенностью характеристики компрессора является наличие границы устойчивой работы, называемой границей помпа. Левее этой границы, из-за резкого падения параметров и роста динамических нагрузок, работа компрессора недопустима. Вправо находится область устойчивых режимов, которые используются при работе компрессора в составе ГТД. На такую характеристику обычно наносят в виде топографических линий линии .

При заданных условиях эксплуатации центробежная ступень имеет производительность Треугольник скоростей для центробежного компрессора, а общая теоретическая работа определяется уравнением (ЦБК с Треугольник скоростей для центробежного компрессора0 происходит заметный отрыв пограничного слоя. Это имеет место не во всей решетке одновременно, а в одном из ее каналов. Возникающий срыв приводит к загромождению этого канала и растеканию потока по обеим его сторонам. С одной стороны канала углы атаки возрастают, с другой уменьшаются. Рост углов атаки приводит к срыву потока в выходной части лопаток колеса. При этом образуются вращающиеся зоны отрыва. Угловая скорость их вращения в 2-3 раза меньше угловой скорости колеса. Такое течение называют вращающимся срывом. Дальнейшее уменьшение расхода газа через ступень компрессора связано с усилением срывных явлений, возбуждением вибраций.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

С увеличением расхода сверх расчетного угол атаки уменьшается и становится отрицательным вследствие роста радиальной составляющей скорости. Это приводит к срывам потока с вогнутой поверхности профиля, резкому возрастанию потерь и, «запиранию» компрессора. Необходимо отметить, что в центробежных компрессорах с лопаточными диффузорами «запирание» определяется, как правило, режимом обтекания лопаток диффузора, существенно сокращая диапазон устойчивой работы компрессора по расходу.

4.3.ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

4.3.1. Обработка экспериментальных данных проводится на основании экспериментальных данных, полученных в лабораторной работе №1.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

4.3.2. Абсолютное значение скорости потока на входе в колесо центробежного компрессора берется из лабораторной работе №1.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора, так как Треугольник скоростей для центробежного компрессора(осевой вход в колесо).

4.3.3. Окружная скорость на входе в колесо:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

где — диаметр входа потока в колесо,

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— диаметр выхода потока из колеса,

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— окружная скорость на выходе из колеса.

4.3.4. Угол входа потока в колесо:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

где — геометрический угол входа потока в колесо.

4.3.6. Относительное значение скорости потока на входе в колесо:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

4.3.7. Абсолютное значение скорости потока на входе в колесо на оптимальном (расчетном) режиме работы компрессора:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

4.3.8. Относительное значение скорости потока на входе в колесо на оптимальном (расчетном) режиме работы компрессора:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

4.3.9. Результаты расчета занести в таблицу (см. таблицу 3).

Треугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

4.3.10. На миллиметровой бумаге построить треугольники скоростей на входе в колесо центробежного компрессора, построить зависимость .

Эксперимент проводится подгруппами по 6 человек. Каждый студент в подгруппе подробный расчет одного режима по расходу. Отчет должен содержать следующие части:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

  • цель работы;
  • расчетные формулы;
  • таблица с результатами вычислений;
  • треугольники скоростей на входе в колесо центробежного компрессора;
  • графическая зависимость ;
  • краткие выводы по результатам работы.

Видео:Движение жидкости в рабочем колесеСкачать

Движение жидкости в рабочем колесе

КИНЕМАТИКА ПОТОКА НА ВЫХОДЕ ИЗ КОЛЕСА ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА

Исследование кинематики потока на выходе из колеса центробежного компрессора.

Исследование кинематики потока на выходе сводится к построению треугольника скоростей для различных режимов работы. Треугольник скоростей, при известной геометрии колеса и частоте вращения, может быть построен, если известны радиальная составляющая Треугольник скоростей для центробежного компрессораи окружная составляющая Треугольник скоростей для центробежного компрессораабсолютной скорости на выходе из колеса.

Читайте также: 97643 3a670 шкив компрессора кондиционера

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Если предположить, что проточная часть рабочего колеса состоит из бесконечного числа каналов, образованных бесконечным числом лопаток нулевой толщины, то направление потока будет полностью соответствовать профилю лопаток. Газ будет выходить из рабочего колеса с относительной скоростью Треугольник скоростей для центробежного компрессорапод углом Треугольник скоростей для центробежного компрессора, равным углу наклона лопатки при выходе из колеса.

Работа, затраченная на вращение колеса на каждый килограмм массы воздуха, согласно уравнению Эйлера (без учета трения боковых поверхностей диска колеса), определится по формуле:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

и для осевого входа в колесо:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

.

Здесь величина зависит от числа и длины лопаток. При конечном количестве лопаток уменьшается. При рассмотрении движения газа в рабочем колесе в предложении бесконечного числа лопаток принимается, что все линии тока имеют одинаковую форму, а лопатки представляют собой отрезки линий тока. Отсюда следует, что скорость на каком-либо радиусе рабочего колеса постоянна по всей окружности. Однако для передачи энергии от лопаток рабочего колеса к потоку необходима разность давлений между обеими сторонами лопатки, что возможно лишь при разности скоростей на этих сторонах. Таким образом, в противоположность струйной теории скорость движения непостоянна по окружности и периодически изменяется, так как в каждом канале, ограниченном двумя соседними лопатками, картина течения должна быть одинакова. В канале вращающегося колеса с конечным числом лопаток благодаря ускорению Кориолиса относительные скорости на дуге данного радиуса изменяются по линейному закону в зависимости от полярного угла. Вследствие этого у передней стороны лопаток скорости меньше и давление выше, а у задней стороны – наоборот (рис.9).

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 9. Изменение скоростей и давления в канале центробежного компрессора

Чем меньше число лопаток, тем больше различие в скоростях у передней и задней стенок лопаток. Появление дополнительной окружной составляющей Треугольник скоростей для центробежного компрессораможно объяснить рассматривая процесс выравнивания скоростей на выходе из колеса, где поток течет свободно, без воздействия внешних сил. При выравнивании скоростей струи, обладающие большей скоростью, уменьшают свою скорость до некоторой средней величины, а струи, обладающие меньшей скоростью, увеличивают ее до этой средней величины. В результате этого происходит некоторое перемещение масс воздуха на периферии в направлении, противоположном вращению колеса, вследствие чего появляется некоторая окружная составляющая Треугольник скоростей для центробежного компрессора. Из-за наличия Треугольник скоростей для центробежного компрессорауменьшается Треугольник скоростей для центробежного компрессораи, следовательно уменьшается теоретический напор, или работа, сообщаемая 1 кг воздуха, проходящего через колесо. Уменьшение окружной составляющей принято учитывать с помощью коэффициента Треугольник скоростей для центробежного компрессора. Коэффициент Треугольник скоростей для центробежного компрессора(его принято называть коэффициентом уменьшения передаваемой энергии) на основании теоретических и экспериментальных исследований для радиальных лопаток можно определить по формуле Казанджана:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

где — средний диаметр входного сечения колеса.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

По формуле Стодоллы коэффициент равен

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Среднее значение коэффициента Треугольник скоростей для центробежного компрессораколеблется в пределах Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей на выходе из колеса центробежного компрессора представлен на рис. 10.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Рис. 10. Треугольник скоростей на выходе из ступени центробежного компрессора

5.3.ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

5.3.1. Обработка экспериментальных данных проводится на основании экспериментальных данных, полученных в лабораторной работе №1.

5.3.2. Окружная составляющая скорости на выходе из колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

где — работа, затраченная на вращение колеса на каждый килограмм массы воздуха;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— окружная скорость на выходе из колеса.

5.3.3. Площадь выходного сечения колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

где — толщина лопатки на выходе из колеса;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— число лопаток;

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

— высота лопатки на выходе из колеса.

5.3.4. Плотность заторможенного потока на выходе из рабочего колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.5. Радиальная составляющая скорости потока на выходе из колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Видео:Часть 2. Построение треугольника скоростей Определение элементов движения целиСкачать

Часть 2. Построение треугольника скоростей  Определение элементов движения  цели

В первом приближении принимаем, что . Из уравнения неразрывности:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.6. Абсолютное значение скорости потока на выходе из колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.7. Статическая температура воздуха на выходе из колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.8. Статическое давление на выходе из колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.9. Плотность потока на выходе из колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.10. Уточняем значение скорости на выходе из колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.11. Относительное значение скорости на выходе из колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.12. Угол выхода потока из колеса:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.13. Угол выхода потока из колеса в абсолютном движении:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.14. Угол отставания потока:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

где — геометрический угол выхода потока из колеса центробежного компрессора.

5.3.15. Коэффициент уменьшения передаваемой энергии:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

где — окружная составляющая скорости на выходе из колеса при бесконечном числе лопаток.

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

По формуле Стодоллы коэффициент определяется как:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.16. Абсолютное значение скорости на выходе из колеса при бесконечном числе лопаток:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.17. Относительное значение скорости на выходе из колеса при бесконечном числе лопаток:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.18. Геометрический угол выхода потока из колеса в абсолютном движении:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.19. Результаты расчета занести в таблицу (см. таблицу 4).

Треугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессораТреугольник скоростей для центробежного компрессора

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

5.3.20. На миллиметровой бумаге построить треугольники скоростей на выходе из колеса центробежного компрессора, построить зависимость .

Эксперимент проводится подгруппами по 6 человек. Каждый студент в подгруппе подробный расчет одного режима по расходу. Отчет должен содержать следующие части:

Треугольник скоростей для центробежного компрессора

  • цель работы;
  • расчетные формулы;
  • таблица с результатами вычислений;
  • треугольники скоростей на выходе из колеса центробежного компрессора;
  • графическая зависимость ;
  • краткие выводы по результатам работы.

1. Холщевников К. В., Емин О. Н., Митрохин В. Т., Теория и расчет авиационных лопаточных машин: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели». 2-е изд., перераб. и доп.- М.:Машиностроение, 1986. 432 с.,ил.

2. Ден Г. Н. Проектирование проточной части центробежных компрессоров: Термогазодинамические расчеты. – Л: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1980. – 232 с.,ил.

3. Черкасский В. М. Насосы. Вентиляторы. Компрессоры. Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов. М., «Энергия»,1977

4. Селезнев К. П. Подобуев Ю. С. Теория и расчет турбокомпрессоров-Л:Машиностроение,1968.-408 с., ил.

Видео:Курс ""Турбомашины". Раздел 5.1.1. Характеристика компрессора лекция №1 (лектор Батурин О.В.)Скачать

Курс ""Турбомашины".  Раздел 5.1.1. Характеристика компрессора лекция №1 (лектор Батурин О.В.)

Дата добавления: 2015-07-10 ; просмотров: 4979 ;

  • 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


    🎥 Видео

    Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать

    Рабочий процесс в осевой ступени турбины

    Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 1 Работа ступени осевого компрессораСкачать

    Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 1 Работа ступени осевого компрессора

    Центробежный компрессорСкачать

    Центробежный компрессор

    Курс ""Турбомашины". Раздел 2.1 Краткие сведения из термогазодинамики (лектор Батурин О.В.)Скачать

    Курс ""Турбомашины". Раздел 2.1 Краткие сведения из термогазодинамики (лектор Батурин О.В.)

    Воздушная навигация.Навигационный треугольник скоростей-элементы и взаимозависимость.Скачать

    Воздушная навигация.Навигационный треугольник скоростей-элементы и взаимозависимость.

    Курс ""Турбомашины". Раздел 7.2 Влияние входной закрутки на работу компрессора (Батурин О.В) вер. 1Скачать

    Курс ""Турбомашины". Раздел 7.2 Влияние входной закрутки на работу компрессора (Батурин О.В) вер. 1

    Построение планов скоростей турбиныСкачать

    Построение планов скоростей турбины

    Курс ""Турбомашины" Глава 3.2 Рабочий процесс центробежного компрессора. ч. 2 (лектор Батурин О.В.)Скачать

    Курс ""Турбомашины" Глава 3.2  Рабочий процесс центробежного компрессора. ч. 2 (лектор Батурин О.В.)

    Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать

    Многоступенчатый центробежный компрессор

    Компрессоры. Цикл обучающих роликов (№5.3)Скачать

    Компрессоры. Цикл обучающих роликов (№5.3)

    3 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоровСкачать

    3 Урок. Современные методы проектирования центробежных компрессоров

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

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

    Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать

    Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser Rand

    Курс ""Турбомашины". Раздел 7.2 Влияние входной закрутки на работу компрессора (Батурин О.) Skype(2)Скачать

    Курс ""Турбомашины". Раздел 7.2 Влияние входной закрутки на работу компрессора (Батурин О.) Skype(2)
Поделиться или сохранить к себе:
Технарь знаток