Основные сведения о системе газотурбинного наддува (стр. 2 из 6)

U_2ор=(0,203+0,1)×10³=303 м/с

Принимаем U_2ор=310 м/с

Скорость воздушного потока на входе в компрессор (А-А)

C_а=(0,15…0,30)×U_2ор, м/с (12.12)

C_а=0,2×310=60 м/с

Плотность воздуха в сечении А-А

P_а^*×10⁶

r_а= ¾¾¾ , кг/м³ (12.13)

R_в×T_а^*

где R_в – газовая постоянная воздуха, Дж/(кг×К);

Т_a^* – температура заторможенного потока, К.

Принимаем Т_a^*=Т_o=293 К.

0,097×10⁶

r_а= ¾¾¾¾ =1,165 кг/м³

287×293

Объемный расход воздуха через компрессор

G_в

V_а= ¾¾ , м³/с (12.14)

r_а

0,196

V_а= ¾¾¾ =0,168 м³/с

1,165

Ориентировочный диаметр рабочего колеса компрессора

4×V_а

D_2ор= ¾¾¾¾ , м (12.15)

_Ö p×F×U_2ор

где Ф – коэффициент расхода.

Принимаем Ф=0,09.

4×0,168

D_2ор= ¾¾¾¾¾¾ =0,087 м

3,14×0,09×310

В соответствии с ГОСТ 9658-81 выбираем ближайший к рассчитанному D_2ор центробежный турбокомпрессор ТКР – 8,5 : диаметр рабочего колеса компрессора D₂=0,085 м.

Коэффициент расхода соответствующий принятому диаметру рабочего колеса

4×V_а

F= ¾¾¾¾¾ , (12.16)

p×D₂²×U_2ор

4×0,168

F= ¾¾¾¾¾¾¾ =0,09

3,14×0,085²×310

Число лопаток рабочего колеса компрессора

Z_k =12…30 (12.17)

Принимаем Z_k =12.

Расчет профиля рабочего колеса компрессора

Относительный диаметр рабочего колеса в сечении 1-1

2×F²

D_1w1min= D_o²+ ¾¾¾ , (12.18)

³ e₁²×t₁²

где D_o – втулочное отношение;

e₁ – коэффициент сжатия воздушного потока;

t₁ – коэффициент стеснения потока на входе в колесо.

Принимаем D_o=0,2; e₁=0,88; t₁=0,9.

2×0,09²

D_1w1min= 0,2²+ ¾¾¾ =0,579

0,88²×0,9²

Диаметр входа в рабочее колесо

D₁=D₂×D_1w1min, м (12.19)

D₁=0,085×0,579=0,049 м

Принимаем D₁=0,05 м.

Относительный диаметр колеса на входе

D₁

D₁= ¾¾ , (12.20)

D₂

0,05

D₁= ¾¾ =0,588

0,085

Рис.12.1 Профиль рабочего колеса компрессора

Диаметр втулки рабочего колеса

D_o=D₂×D_o, м (12.21)

D_o=0,085×0,2=0,017 м

Относительный диаметр втулки колеса к диаметру на входе

D_o

¾¾ =0,3…0,6 (12.22)

D₁

0,017

¾¾¾ = 0,34

0,05

Рис. 12.2 Рабочее колесо компрессора

Относительный средний диаметр входа в рабочее колесо

1 D₁²+D_o²

D_1ср= ¾ × ¾¾¾ , (12.23)

D₂ 2

1 0,05²+0,017²

D_1ср= ¾¾ × ¾¾¾¾¾¾ =0,44

0,085 2

Коэффициент уменьшения теоретического адиабатного напора

1

m= ¾¾¾¾¾¾¾¾ , (12.24)

2 p 1

1+ ¾ × ¾ × ¾¾¾

3 Z_k 1-D_1ср²

1

m= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =0,844

2 3,14 1

1+ ¾ × ¾¾ × ¾¾¾

3 14 1-0,44²

Коэффициент адиабатного напора ступени

H_k= (a_f+m)×h_ад.к., (12.25)

где a_f – коэффициент дискового трения;

Принимаем a_f =0,03.

H_k= (0,03+0,844)×0,7=0,61

Окружная скорость на выходе из рабочего колеса

l_ад.к.

U₂= ¾¾¾ , м/с (12.26)

m

63441

U₂= ¾¾¾¾ =322 м/с

0,61

Уточнение коэффициента расхода

4×V_а

F = ¾¾¾¾¾ , (12.27)

p×D₂²×U₂

4×0,168

F = ¾¾¾¾¾¾¾ =0,091

3,14×0,085²×322

Погрешность коэффициента расхода составляет 1,,0 %.

Определение площади входного сечения

p×(D₁²-D_o²)

F₁= ¾¾¾¾¾ , м² (12.28)

4

3,14×(0,05²-0,017²)

F₁= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =1,737×10^{-3 м2}

4

Определение полного давления во входном сечении

P₁^*=d_вх×P_а^*, МПа (12.29)

где d_вх – коэффициент полного давления.

Принимаем d_вх=0,98.

P₁^*=0,98×0,097=0,095 МПа

Безразмерная плотность потока

G_в× T₁^*

q₁^*= ¾¾¾¾ , (12.30)

m×P₁^*×F₁

где T₁^*=Т_о.

m= 0,397

0,196× 293

q₁^*= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =0,512

0,397×0,95×10⁴× 1,737×10^-3

Определяем параметры торможения потока воздуха на входе

(сечение 1-1) t₁, p₁, e₁, l₁

Принимаем t₁=0,9807; p₁=9342; e₁=0,9525; l₁=0,34.

Определение параметров потока в сечении 1-1

C₁=l×a_1кр, м/с (12.32)

2×k×R_в×T₁^*

а_1кр= ¾¾¾¾¾ , м/с (12.33)

k+1

2×1,4×287×293

а_1кр= ¾¾¾¾¾¾¾ =313,3 м/с

1,4+1

C₁=0,34×313,3=106,5 м/с

T₁=t₁×T₁^*, К (12.34)

T₁=0,9807×293=287 К

P₁=p₁×P₁^*, МПа (12.35)

P₁=0,9342×0,095=0,0887 МПа

r₁=e₁×r₁^*, кг/м³ (12.36)

r₁=0,9525×1,165=1,117 кг/м³

Потери потока во входном патрубке

с₁²

L_гвх=e₁× ¾ , Дж/кг (12.37)

2

где e – коэффициент учитывающий форму входного патрубка.

Принимаем e₁=0,12.

106,5²

L_гвх=0,1× ¾¾ =567,1 Дж/кг

2

2.2.17 Показатель процесса расширения во входном патрубке

m_вх k L_rвх

¾¾ = ¾¾ - ¾¾¾¾¾¾ , (12.38)

m_вх-1 k-1 R_в×T₁^*×(t₁-1)

m_вх 1,4 567,1

¾¾ = ¾¾ - ¾¾¾¾¾¾¾¾ =3,856

m_вх-1 1,4-1 287×293×(0,9807-1)

Коэффициент восстановления давления торможения

t₁^{mвх/(mвх-1)}

d_вх= ¾¾¾¾ , (12.39)

t₁^k/(k-1)

0,9807^3,856