Файл: Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания..pdf

тов распределения скорости, выполненный в работе Ф. Далленбаха [43], а также характер распределения расчетной скорости вдоль указанных выше трех струек тока у колес, при работе с которыми ступени обладали более высокими значениями к. п. д., показывает (рис. 23), что необходимо стремиться к некоторому ускорению потока в выходной части колеса вдоль средней линии тока и плавному уменьшению скорости газа от входного сечения канала к выходному вдоль линии тока у корпуса в середине меж­ лопаточного канала. В этом случае при степени повышения дав­ ления в ступени Яд, = 3,0 получен весьма высокий к. п. д. (г)к = = 0,80).

следующими испытаниями колес, позволили также прийти к вы­ воду о необходимости обеспечения ускоренного движения газа в радиальной части колеса. На рис. 24 показаны расчетные кри­ вые распределения скорости вдоль трех струек в колесе: вдоль корпуса, по средней линии и вдоль контура диска колеса ком­ прессора ТК-23 и ТК-34. Видно, что ускорение потока в радиаль­ ной части колеса ТК-23 более интенсивно. Характеристики ука­ занных колес при работе с лопаточным диффузором приведены на рис. 25. На рис. 26 показан характер относительного измене­ ния изоэнтропического к. п. д. колеса с изменением расхода. Видно, что к. и. д. колеса ТК-23 выше по абсолютной величине и, кроме того, меньше изменяется с изменением расхода воздуха.

Рис. 24. Изменение относительной скорости воздуха в кана­ лах колес компрессоров:

І — вдоль корпуса; 2 — по средней линии; 3 — вдоль контура диска колеса; сплошные линии — компрессор ТК-34; штриховые линии — компрессор ТК-23

Рис. 25. Характеристики колес компрессоров:

сплошные линии — компрессор ТК-34; штриховые линии — компрессор ТК-23

компрессоров:

ТЕЧЕНИЕ ГАЗА В БЕЗЛОПАТОЧНОМ ДИФФУЗОРЕ

Существующие методы расчета параметров потока и потерь энергии в безлопаточном диффузоре могут быть условно разде­ лены на две группы. Расчеты первой группы, ставшие классиче­ скими, основаны на предположении равномерности потока по ширине канала диффузора и, как правило, несжимаемости жид­ кости, причем наличие вязкости учитывается введением некото­ рой массовой силы сопротивления, уменьшающей момент коли­ чества движения потока [41]. Сжимаемость газа учитывают или при рассмотрении изоэнтропического процесса сжатия, или, ис­ пользуя метод последовательных приближений, при определении радиальной составляющей скорости по уравнению неразрыв­ ности.

Кроме того, все больше распространяются методы расчета параметров в безлопаточном диффузоре с использованием тео­ рии пограничного слоя. Эти методы основаны на предположении двухмерности потока в пределах пограничного слоя и на равно­ мерности скорости в ядре потока. Ниже изложен метод расчета параметров и потерь в безлопаточном диффузоре компрессора с учетом вязкости и сжимаемости газа в предположении равно­ мерности поля скоростей и полного давления в поперечном сече­ нии канала, т. е. расчетные соотношения справедливы для неко­ торых средних по сечению значений параметров газа.

При течении газа в безлопаточном диффузоре вследствие трения частиц о стенки и между собой выделяется тепло, повы­ шающее температуру газа. Изменение параметров вдоль радиу­ са диффузора примем следующим политропическому закону с постоянным показателем политропы п, что равносильно пред­ положению пропорциональности работы потерь изменению кине­ тической энергии в диффузоре. Влияние сил вязкости учтем, вве­ дя в рассмотрение массовую силу сопротивления F, действие

которой направлено против движения частиц газа. Тогда для установившегося и осесимметричного движения уравнение дви­ жения Эйлера в проекциях на радиальное и окружное направле­ ния имеет вид:

2

сопротивления F и скорости с на радиальное направление; Fu = = F cos a u си = с cos а — проекции тех же величин на окружное направление.

Необходимо отметить, что совместное рассмотрение выраже­ ний (44) позволяет учесть влияние силы сопротивления F не только на уменьшение количества движения в окружном направ­ лении, но и на уменьшение количества движения газа в радиаль­ ном направлении. Выразим величину F из 2-го уравнения (44) и подставим в 1-е, а также воспользуемся уравнением энергии, из которого для потока газа в неподвижном канале без теплообме­ на с окружающей средой имеем

и уравнением политропы

рр~п = const.

Тогда получаем уравнение, описывающее закон изменения скорости и угла потока вдоль радиуса безлопаточного диф­ фузора:

где г]пол — политропический к. п. д. процесса сжатия в диффу­ зоре, определяемый по формуле (4).

Действительная скорость газа

гс^полcos а = ГгСг^полсоэ а2 = const.

Из этого выражения можно получить условие постоянства циркуляции скорости cur = const при движении идеального газа в диффузоре, так как для этого частного случая г)Пол = 1.

Уравнение (46) справедливо и для движения газа в радиаль­ ном безлопаточном конфузоре. В этом случае в показателе степени приведенной скорости X необходимо подставить значе­ ние политропического к. п. д. процесса расширения газа

52