Файл: Ден Г.Н. Механика потока в центробежных компрессорах.pdf

Если ввести в рассмотрение коэффициент расхода колеса на

выходе срг3, связанный с сг2 соотношением сг2 = и2cpr2, то вместо размерного соотношения (1.19) будем иметь безразмерное

При конечном числе лопаток г2угол выхода потока из колеса ß2 не совпадает с углом выхода лопаток ß2jl и зависимость ср„2 (фг2) оказывается более сложной. Различными авторами предложено большое количество приближенных формул, устанавливающих связь фц2 и ф,,2 и в той или иной степени согласующихся с экспе­ риментом при отдельных частных случаях [44], однако ни одна из них не может быть признана достаточно универсальной. Наи­ более простая связь ф„2 с фг2 устанавливается формулой А. Стодолы

которая вполне может быть использована для приближенных оценок.

Коэффициент расхода фг2 по определению есть отношение средней радиальной составляющей скорости потока при выходе из колеса к окружной скорости м2)

причем F2— площадь выходного сечения колеса; а kv2— коэф­ фициент изменения удельного объема газа в колесе, kv2 = Pilp^1- Вместо коэффициента расхода фг2 иногда оказывается удобным испозьзовать иную величину— коэффициент расхода на входе, подсчитываемый по средней скорости потока при входе в колесо,

Здесь F0— площадь входного отверстия колеса; kv0— коэф­ фициент изменения удельного объема при входе в колесо, величина, мало отличающаяся от единицы.

загромождения, подсчитываемый по условной толщине лопатки на выходе 6» =

16

В первом приближении

тогда

(1.31)

Формулы (1.16), (1.17), (1.22), (1.28), (1.29) и (1.31) позволяют подсчитать безразмерные газодинамические характеристики сту­

перед и за ступенью и производительности Q. Для вычисления коэффициента ср„2, входящего в формулу (1.31), приходится ис­ пользовать какую-либо из приближенных зависимостей <р„2 (фг2)> например зависимость, предложенную А. Стодолой (1.21). Более подробно метод подсчета безразмерных характеристик ступени изложен в [44].

Как уже было указано выше, потери энергии в проточной части ступени, а следовательно, и политропный к. п. д. і]пол можно определить только по опытным данным. Внутренняя мощ­ ность УѴ, при различных производительностях Q может быть подсчитана с достаточной для практических целей точностью,

если известна мощность на расчетном режиме УѴ; при расчетной производительности Q*. Обработка большого числа опытных данных, полученных при испытаниях различных типов центро­ бежных ступеней и секций, показала, что для подсчета внутренней мощности при нерасчетных производительностях _можно поль­ зоваться формулой

где

Формула (1.32) может быть получена при некоторых упро­ щающих допущениях из формул (1.12) и (1.22).

1.3. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СТУПЕНИ

В стационарном центробежном компрессоростроении принято подразделять ступени на промежуточные и концевые. Промежу­ точная ступень состоит из колеса, диффузора и о. и. а., конце-

18

вая — из колеса, диффузора и выходного устройства. В некото­ рых случаях выходное устройство концевой ступени располагается непосредственно за колесом и выполняет роль диффузора. Перед первой ступенью располагается входное устройство. Рабочему колесу может предшествовать входной регулирующий аппарат (в. р. а.), предназначенный для создания закрутки потока перед

Б-Б

1.2. Схема проточной части двухступенчатой секции

колесом. Условное подразделение проточной части двухступен­ чатой секции на отдельные элементы показано на рис. 1.2.

Величинами, характеризующими свойства отдельных элемен­ тов ступени, могут служить коэффициент потерь £ и коэффициент восстановления £ (а для колеса — внутренний к. п. д. ті0_2 и коэффициент сри2). Коэффициент потерь £ показывает, какая часть кинетической энергии q, которой располагает поток во входном или выходном сечении данного элемента, затрачивается на пре­ одоление потерь. Например, для входного устройства

(1.33)

Здесь Аhn_0— потери напора между входніым сечением всасы­ вающего патрубка н—н и входным сечением колеса 0—0 (рис. 1.2); qо — средняя кинетическая энергия в сечении 0—0.

Для лопаточного диффузора

(1.34)

ѵз

Коэффициент восстановления показывает, какая часть кине­ тической энергии преобразуется в статический напор,

Здесь /і4—h3— изменение статического напора в диффузоре. Величины £ и | позволяют определить полный и статический

напоры за рассматриваемым элементом проточной части по напо­ рам перед ним, например полный напор за диффузором

Коэффициенты £з_4 и £3_4 связаны между собой соотношением

кд

где

(1-39)

Отношение кинетических энергий перед и за диффузором к\ следует рассматривать как самостоятельный параметр, характе­ ризующий свойства диффузора. Этот параметр показывает, во сколько раз изменяется кинетическая энергия в диффузоре. Величину кд будем называть коэффициентом диффузорности. При малых числах М в рамках струйной, одномерной теории

Чем больше коэффициент диффузорности кд, тем меньше кинети­ ческая энергия при входе в расположенный за диффузором эле­ мент ступени и тем меньше потери напора в этом элементе.

В некоторых исследованиях оценка качества диффузоров про­ изводится по величине, называемой к. п. д. диффузора фд и пока­ зывающей, какая часть изменения кинетической энергии q3— g4 преобразуется в диффузоре в статический напор;

20