Расчет центробежного компрессора

Задано:  

Массовая производительность m, кг/мин - 680

Сжимаемый газ - воздух                                                                                    Давление на всасывание Рвс, МПа  -  0,1

Давление на нагнетание Рнг, МПа  -   0,25

Температура на всасывание Твс, К -   300

Расчет:

1. Плотность всасываемого газа

[pic 1]

1. Производительность нагнетателя

[pic 2]

3.Задаемся величиной политропного КПД нагнетателя, предполагая уменьшение колес компрессорного типа

              [pic 3]

  - для колес компрессорного типа [pic 4]

[pic 5]

При Zст˃1 , предполагаем схему с колесами различных ступеней при D2= const (унификация)

[pic 6]

[pic 7]

(дисковые на трение и на перетечки). При этом увеличиваются габариты и Мнач.

˃[pic 8][pic 9]

 — нельзя из-за условий прочности уже высоких U2. Если U2 невысока, а b2  ,то ухудшается поток в колесе (отрывы)[pic 10]

Для первой ступени необходимо  [pic 11]

Исходя из сделанных замечаний выбираем

[pic 12]

[pic 13]

4.Из выражения политропного КПД

[pic 14]

Находим величину условного показателя политропы m, соответствующего выбранному  КПД  при k=1,4           [pic 15]

m=1,53  ,  т.е. процесс сжатия газа сопровождается подводом тепла (за счет работы, затрачиваемой на трение газа о стенки каналов и внутри потока ).

5.Напорный КПД ,учитывающий процессы трения и массообмена

 где  [pic 16][pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

6.Определение углов установки лопаток на выходе из рабочего колеса  и числа лопаток Z[pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

 [pic 23][pic 24]

[pic 25]

Последнее принимается при низких   для малых V  и ŋ , но при сравнительно высоких U2, т.е. при больших D2 .Обычно такие ступени применяются на выходных ступенях.[pic 26]

Принимаем:

[pic 27]

[pic 28]

7.Поправка Стодолы на конечное число лопаток и коэффициента стеснения потока

Kz=1ctg[pic 29][pic 30]

[pic 31]

[pic 32]

Не зная задаем ориентировочно  [pic 33]

8.Коэффициент расхода в функции от [pic 34]

Y2 окт[pic 35]

Или Y2 окт[pic 36]

9.Коэффициент напора рабочего колеса

[pic 37]

[pic 38]

10.Ориентировочное определение переносной скорости

[pic 39]

[pic 40]

11.Определение комплексов

[pic 41]

[pic 42]

12.Приращение температуры газа в нагнетателе

 ,где Пк=[pic 43][pic 44]

[pic 45]

13.Температура нагнетаемого газа (после нагнетателя)

[pic 46]

Поскольку  применяем односекционное исполнение нагнетателя [pic 47]

14.Эффективный напор нагнетателя, требуемый для обеспечения заданных параметров (это удельная работа, которую необходимо подвести к 1 кг газа)

[pic 48]

С другой стороны

[pic 49]

[pic 50]

15.Необходимое число ступеней сжатия в секции

[pic 51]

Округляя полученную величину до ближайшего целого числа, получим

[pic 52]

Тогда уточненная переносная скорость на внешнем диаметре рабочего колеса будет равна

[pic 53]

16.При определении  по существу предположено, что приращение эффективного напора в каждой ступени одинаково. Следовательно, и приращение температуры газа в каждой ступени должно быть одинаково при  и U2=соnst для обеих ступеней. Поэтому[pic 54][pic 55]

 , где - эффективный напор ступени ( -ой и -ой)[pic 56][pic 57][pic 58][pic 59]

==46432 [pic 60][pic 61][pic 62]

[pic 63]

[pic 64]

17.Температура на выходе -ой ступени (или на входе во -ю ступень)[pic 65][pic 66]

 =83[pic 67][pic 68]

18.Степень реактивности рабочего колеса

=0,7[pic 69]

19.Приращение температуры газа в рабочем колесе

[pic 70]

20. Температура газа за колесом -ой ступени сжатия [pic 71]

[pic 72]

21. Приращение температуры газа в диффузорах

[pic 73]

22.Температуры и давления газа в расчетных сечениях проточной части -ой ступени[pic 74]