Файл: Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания..pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 177

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В связи с этим температура воздуха перед колесом

Т і = То

—Тот(А,|);

(9)

 

k + 1

 

статическое давление

 

 

Р\ =

о вхРоП(Х,),

 

где т(?ч) и 1І(?.і)— газодинамические функции,

определяемые

по таблицам.

 

 

Коэффициент восстановления полного давления определяется по формуле (8), причем в зависимости от конфигурации патруб­ ка коэффициент потерь в нем принимают равным £вх = 0,02-у0,1. Скорость потока Сі перед колесом колеблется в широких преде­ лах (сі = 90-у 160 м/с), причем более высокие значения скоро­ сти С\ характерны для высоконапорных компрессоров с высокой окружной скоростью колеса (пгпр = 350 ч- 500 м/с).

РАБОЧИЕ КОЛЕСА ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КОМПРЕССОРОВ

Врабочем колесе воздуху сообщается механическая работа,

всвязи с чем его потенциальная и кинетическая энергии возра­ стают.

От к. п. д. колеса существенно зависит эффективность ступе­ ни, а характер выходящего из колеса потока оказывает большое влияние на работу неподвижных элементов компрессора, распо­ ложенных за колесом.

Параметры торможения на выходе из колеса, если прене­ бречь теплообменом с окружающей средой, могут быть опреде­ лены из уравнения энергии

 

 

i\ + LK= il.

(10)

Работа

LK, сообщаемая воздуху в колесе, определяется по

уравнению моментов количества движения Эйлера

 

 

U

^ 2 а^ 2 И и с р ^ і с р - { - & [ ІІ2 ( р - f - (Zf ^ ’c p ^ l c p ) ^ 2 »

(П)

где [X

с2и

коэффициент циркуляции для колес рассматривае­

«2

 

 

 

мого типа

(с радиальными лопатками в выходной части колеса);

а/ — коэффициент дисковых потерь; ѵср =

l \U Ср

коэффициент

закручивания

потока

на среднем

диаметре

входа в

колесо;

 

мер

 

0Iср

/

2Dl

Д .

 

 

 

 

Аср

D

 

Др +

 

 

среднеквадратич-

■

 

 

относительный

 

2

 

 

 

 

 

 

 

ный диаметр входного сечения колеса; Dj

наружный диаметр

входного сечения колеса.

 

 

 

 

Будем считать, что вся работа трения диска идет на подогре­

вание

воздуха,

протекающего по колесу. Из уравнений

(10) и

30

(11) степень повышения полной температуры в колесе

 

■=

1 +

k — 1

- v Cp D

 

ср ),

 

 

k +

2и\ (р

1

(12)

 

1

 

где и2

и2

 

 

параметр окружной скорости колеса..

 

 

 

1

k + 1

R T :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из уравнения адиабатического к. п. д. колеса по параметрам

торможения

 

 

 

 

т*

 

 

 

/

„*

_

•*

•*

 

 

 

г2ад— Н _

'■>2ад“ 7 1

 

 

 

 

чад2 —

 

;

 

 

 

 

т2- т х

(где і 2 ад—полная энтальпия на выходе из колеса при изоэнтро-

пическом сжатии) с учетом выражения (12) и принимая тепло­ емкость воздуха в процессе сжатия постоянной, повышение пол­ ного давления в колесе

Р2_

k — 1

k

(13)

k-\

Л2

1 +

2^2 (В + af ^ср^1ср)Лад2

Р\

k +

1

 

 

 

 

 

 

При пользовании формулой (13) для выбора окружной ско­ рости колеса необходимо выбрать величину ѵср, подсчитать зна­ чения р, а/, иметь данные по к. п. д. колес, которые могли бы явиться прототипами для вновь создаваемого колеса.

При осевом входе воздуха в колесо коэффициент ѵср = 0. В высоконапорных компрессорах с целью снижения относитель­ ной скорости, особенно на периферии входного сечения колеса, иногда закручивают поток в направлении вращения колеса. Од­ нако величина коэффициента ѵср обычно не превышает значений 0,3—0,5. Коэффициент циркуляции р для осерадиальных колес, как показывает опыт создания высоконапорных компрессоров, достаточно точно может быть определен по формуле П. К. Казанджана [37]

3 гк

f

Т)1Ср

1- {

~

D T )

где гк — число лопаток колеса.

Коэффициент а/ дисковых потерь зависит от величины рас­ хода воздуха через колесо, окружной скорости, геометрии коле­ са и осевых зазоров между колесом и корпусом и определяется по формуле [37]

а

75ßg

Ьг

1

с2г

(15)

1

Ю6я /

\ (

\

 

V

7*2

/

UV 2

)

31

где

ß — коэффициент трения диска; для

полуоткрытых колес

В =

3,5 -у 5; — ----относительная высота

лопаток

в выходном

сечении

ог

 

Ь2 = 0,04 -у

колеса; для колес рассматриваемого типа

-V- 0,08;

— — относительная радиальная скорость воздуха в вы-

 

 

и2

 

 

ходном

сечении колеса; для расчетного режима работы ——=

 

 

 

 

U2

= 0,25 л- 0,40.

Значение коэффициента а/ дисковых потерь для центробеж­ ных компрессоров агрегатов воздухоснабжения двигателей обыч­ но лежит в пределах 0,04—0,08. Для выбора окружной скорости колеса иногда удобнее воспользоваться адиабатическим коэффи­ циентом напора (6). Совместное рассмотрение выражений (6) и (13) с учетом уравнения (5) приводится следующему соотно­

шению, устанавливающему связь между Я ад2 и г)ад2

ЯІд2 = ([х + а, —ѵср0 іСр)г|*д2.

.

(16)

Аналогично для ступени в целом можно написать

 

 

ЯІдК = (М-+ «f— ѴсрОіср)тіадК-

 

(17)

При выборе к. п. д. и коэффициента напора колеса и ступени обычно используют экспериментальные результаты испытаний, некоторые из которых для колес компрессоров производства Ко­ ломенского тепловозостроительного завода им. В. В. Куйбышева приведены ниже.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ РАБОЧЕГО КОЛЕСА

Оптимальным может считаться колесо, которое при задан­ ном расходе обеспечивает требуемые параметры воздуха за ко­ лесом при минимальных потерях энергии. При уменьшении на­ ружного диаметра D} входного сечения колеса увеличивается осевая скорость потока и, следовательно, число МШі, подсчитан­ ное по относительной скорости на периферии входного сечения колеса, что сопровождается увеличением потерь. Однако при этом увеличивается угол ßi входа потока, что способствует уменьшению поворота потока во входной части колеса и, как следствие, уменьшению потерь. Задачу по выбору оптимального диаметра Di удается решить, если известна зависимость потерь энергии от числа МШі и угла поворота потока на входе колеса на различных его радиусах. Однако, как правило, не располага­ ют результатами продувок плоских решеток входных направля­ ющих аппаратов. Поэтому задача о выборе оптимальных разме­ ров колеса решается обычно исходя из условия обеспечения минимального числа М®, на периферии его входного сечения,

32

так как считается, что и потери во входной части колеса при этом будут минимальными. И, наоборот, при заданном числе MWl на периферии входного сечения колеса и заданной частоте вращения могут находиться его размеры, при которых расход через входное сечение максимальный.

Эта задача для колес рассматриваемого типа решена Ф. Вергнером и в несколько более общем и простом виде изложена

Ф.М. Чистяковым [37].

Рассмотрим осевой равномерный поток газа перед колесом

(сіа = const вдоль радиуса).

При закручивании потока в на­

правлении

вращения колеса

(ѵ > 0) из условия

радиального

равновесия

частиц газа следует,

что ciuR = const.

Отыскание

условий, при которых число

Мш,

при заданных расходе воздуха

и частоте вращения достигает минимума, дает возможность ус­ тановить следующую зависимость между приведенными скоро­

стями к\ и ui на периферии входного сечения колеса:

 

 

(М)опт

— b+ У Ь2—4ас

(18)

 

 

 

2а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а = 1-

 

k + 1

 

k + 1 у

 

k+ 1

 

 

 

 

b = li

 

1

1

4

Л11

1

К]— 1

cos et!;

 

1

У

 

 

 

 

fe + 1

 

 

» 2

 

 

 

(

k—\

2

а."+ 2

 

С = Л 1

 

k+ 1

0

k+ 1

У

 

 

 

 

 

 

У= 1

 

k—1 - 2

 

 

 

 

 

 

k 4- 1

ли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и1 =

 

и,

 

 

 

 

 

 

V

/

2 —k

RTn

 

 

 

 

 

 

k + \

 

 

 

 

 

 

где ai — угол закручивания

потока

на

периферии входного се­

чения колеса.

 

 

 

 

 

 

 

так

как отрицательные

Здесь минус перед корнем опущен,

значения и\ не имеют физического смысла.

 

На рис. 16 для воздуха (k =

1,4)

показана зависимость меж­

ду оптимальными величинами щ и Яі при различных значениях угла си потока на периферии входного сечения колеса. Здесь же нанесены линии Mt«, = const. Эти зависимости дают возмож­ ность при заданных значениях М®, и он определить оптималь­

ные значения А,і и щ и построить треугольники скоростей на радиусе R\ (см. рис. 11) и, следовательно, на всех остальных

3 Заказ 963

33

Смотрите также файлы