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: 178

Скачиваний: 1

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

радиусах. Оптимальный входной угол ßi на радиусе R\ опреде­ лится из соотношения

sin а ,

tgßi

и1

-COS « !

Я,

В связи с тем, что осевая составляющая скорости С\а посто­ янна вдоль радиуса, а окружная составляющая меняется по за­ кону C\UR = const, значение угла а на любом промежуточном ра­ диусе определяется по формуле

tg a = -£ -tg cti.

A l

Элементарный расход воздуха через кольцевую площадь ши­ риной dR входного сечения колеса

dG =

2лро0

0й вх mKp9(^)sin aRdR,

где mKp — коэффициент, зависящий от состава газа:

/

І+Т~

^кр, = Ѵ kк '

2

~R

k+ 1

Если подставить сюда значение приведенного расхода

 

 

 

1

 

 

 

 

ч{х)=, ц Л ± і у

1 1 1

k — \

X2 k—1

к

k +

1 \ * - I

\

2 J

\

k + \

J

V

2

J

(19)

k + \

и учесть, что X sin a = Xa неизменная вдоль радиуса R величина,

а X' = Ха + Хи —Х\а + Х\а

R

то, интегрируя выражение (19) от радиуса Ro ступицы колеса до

R

ЗОИ,

(где п — частота

вращения

колеса

в об/мин)

при

 

ял

 

 

 

 

 

 

 

 

неизменном вдоль радиуса коэффициенте овх, получим

 

 

G Vк

 

 

 

1

 

 

 

 

 

я п2

( k -Ь

U2\ X l S in

(I; X

 

 

*

 

 

 

 

_ 1

 

 

 

 

 

\

2

 

 

 

 

Ро

 

900скрОствхт кр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X 1

 

 

/

* , 2 . 2

a

 

 

 

 

 

 

 

Aj sin

 

 

(20)

 

 

 

 

k +

-2Х\ cos2 a t ln - ^ 4 .

 

Х (

 

t )

-

1

 

Ro J

 

При заданных расходе G, параметрах газа на входе в ком­

прессор ро и TQ, частоте вращения п в об/мин, угле закручива­ ния потока на периферии входного сечения колеса ел и при вы­ бранном минимальном значении М®, расчет производится в сле­

34

«

дующем порядке: по графикам рис. 16 для заданных щ и МВі находят л, и «1 , а затем по уравнению (20) определяют опти­

мальное отношение-г5-. Для этого можно воспользоваться гра-

фиками рис. 17, где представлено изменение правой части выра­

жения (20), обозначенной т = /^М и,1, а ь - ~ - ^ , в зависимости от

величины Мш, . При построении графиков соотношения между Ал

0,2

0,0

0,В

0,8

й1

 

 

 

Рис. І6. Зависимости Рц = /(иь си)

 

 

 

для воздуха при оптимальных раз­

 

 

 

мерах входной части колеса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

различных

— :

и u\ приняты в соответствии

1 — а, = 90°;

2 — а, =

R\

80°; 3 — а, = 70°;

 

4 — а, =

60°

с уравнением

(18).

 

 

 

 

 

Закручивание потока на входе в рабочее колесо центробеж­ ных ступеней, используемых для наддува дизелей, применяется

редко,

т. е.

обычно угол со = 90°, поэтому уравнение расхода

(19)

через

элементарную площадь входного сечения может

быть проинтегрировано без сделанных выше упрощений функции q{V). При постоянной вдоль радиуса величине q(Xa) (так как са = const)

G =я/?? 1 —

% 2

Рв

R, J_

Vт; <*Вх>ПкрЯ(К)

3*

35

или

о Ѵ к

пп2

= ü

^ j [ l - ( | 5 - ) 2' .

(21)

*

 

Po

900скрО<Ѵ Пкр

 

 

 

Поэтому

 

 

 

(22)

 

т, = щд(ка)

ы

т

 

 

 

При заданной частоте вращения легко получается наружный диаметр колеса, так как окружная скорость на его периферии определяется исходя из необ­ ходимости создания требуе­ мого напора. Получив из урав­

 

 

 

 

нения (18)

величину

щ,

мож­

 

 

 

 

но

определить

для

данного

 

 

 

 

расхода

оптимальное

отноше­

 

 

 

 

ние

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DI/D2= «іСкр0/м2 = ul/u2.

 

 

 

 

 

Пример

 

 

зависимости

 

 

 

 

(£>,/£>2)опт от расхода газа для

 

 

 

 

колеса компрессора ТК-34 при

 

 

 

 

и2 — 361

м/с,

расчетном

рас­

 

 

 

 

ходе G =

4,3 кг/с, параметрах

Рис.

18. Оптимальные значения

на

входе

 

p j= 9 8 ,l

кПа,

М

, ßb Cia, DJD2 при различных

7*

= 293 К,

значении

коэф­

 

 

диаметрах D2

 

фициента

Овх =

0,99

и осевом

а = 90°) показан на рис. 18.

входе потока

в

колесо

(угол

Из рисунка следует, что с умень­

шением диаметра D2 колеса

число

дает

и оптимальное

отно­

шение

DJD2 увеличиваются,

что

возможность

выбрать

такую величину D2, при которой пропускная способность коле­

са будет использована до предела

(число

Мш,

 

= 0,80 -4- 0,90

при

DJD2 = 0,63 -г- 0,65)

при

достаточно

хорошей экономично­

сти.

Интересно отметить,

что оптимальное

значение

угла ßi

мало зависит от диаметра В 2 и равняется 32—33°. В большин­ стве выполненных конструкций центробежных компрессоров отношение DJD2, однако, принято без достаточно глубокого обоснования и находится в пределах 0,55—0,65.

•ПРОФИЛИРОВАНИЕ ВХОДНОЙ ЧАСТИ КОЛЕСА

Во входной части колеса поток поворачивается на угол 90°— ßi, который может быть весьма существенным особенно на

периферии входного сечения

колеса

(ßi = 30 ч- 35°). В

связи

с этим обеспечение течения

газа без

отрыва пограничного

слоя

в таком сильно изогнутом диффузорном канале представляет известные трудности.

36

Проводившиеся исследования ступеней с колесами, имеющи­ ми различную осевую протяженность входной части, показали, что наибольший к. п. д. имеют колеса с большей осевой протя­ женностью входной части. Это связано с уменьшением кривиз­ ны лопаток и более медленным нарастанием давления вдоль ка­ нала. Стремление обеспечить более плавную конфигурацию канала и малую кривизну в его начальной части заставляет ис­ кать специальную форму лопаток, обращая особое внимание на форму их выпуклой стороны (спинки).

Наибольшее распространение получило профилирование се­ чений лопаток по параболе, в частности параболе 2-й степени.

Уравнение параболы в общем виде

Ym

(23)

У = — ,

Р

 

где х и у — соответственно осевая и окружная координаты кри­ вой; р — параметр параболы.

Максимальная осевая протяженность параболы хтах обычно выбирается из конструктивных соображений. Тогда параметр р параболы можно определить, если известен, кроме того, геомет­ рический угол профиля лопатки на входе (рис. 19).

Так как

—tg (90 —р1л) = ctg ßjj,,

х = х тах

 

TO

 

Ctg ßiji —tn xmax .

 

p

 

Отсюда параметр параболы

 

P = mxZâx tg ßij,

(24)

или в частном случае при т = 2

р= 2xmax tg ßiл■

Вкачестве геометрического угла профиля на входе ß ^ при­ нимают угол между касательной к средней линии профиля или

клинии спинки лопатки при х = хтах и окружным направле­ нием.

Имея значение параметра р, подсчитывают координаты точек цилиндрического сечения профиля и значения текущего угла ßxn,

tg ß ^ = tg ß ^

■

Изменение толщины лопаток вдоль координаты х принимает­ ся обычно по линейному закону. Иногда задают линейный за­ кон изменения толщины лопатки в окружном направлении (представляющей собой разность координат точек спинки и ко­

37

рыта лопатки) öx = ухкор— ухсП) а иногда по линейному закону принимается изменение нормальной толщины лопаток бп = = б* sin ß.v

Обычно рассчитывают координаты периферийного и корне­ вого (на диаметре D0) сечений лопатки. Промежуточные сечения получаются из условия прямолинейности образующих в плоско­ сти, перпендикулярной оси колеса.

Углы ßi.-r на входе в колесо выбирают исходя из условия обеспечения минимума потерь на расчетном режиме работы. Это

Рис.

19. Сечение лопаток

вращающе-

Рис. 20. Зависимости

коэффициента

гося

направляющего

аппарата

ком-

потерь £ср от угла атаки для решетки

 

прессора

 

 

КР-П7/2

 

сутствуют. На

рис.

20

показаны зависимости,

полученные

В. И. Ганабовым, коэффициента потерь £ср — 1 — аср в решетке,

составленной

из профилей,

контуры

которых

очерчены

дугами

окружностей,

в зависимости

от угла

атаки

і'і =

ßi.-, — ßi

при

различных приведенных скоростях

ХШі

набегающего

потока.

С ростом ХШі

оптимальные величины углов атаки с смещаются

в область положительных значений. При

проектировании

колес

компрессоров

принимают

значение

угла

атаки

на периферии

і1 = рід — ßi = 1 -У 3°, а

в корневом

сечении

ію — 6 л- 8°,

что

связано со стремлением расширить входную площадь межлопа­ точных каналов колеса и за счет введения углов атаки компен­ сировать уменьшение площади, вызванное загромождением ка­ нала лопатками.

Важным параметром, характеризующим геометрию входной части колеса и влияющим на его эффективность, выбор числа

38

Смотрите также файлы