А. Здесь должна быть реконструкция поля скоростей

8. Окружная скорость на наружном диаметре U ₁, м/с:

.

9. Окружная составляющая относительной скорости W _{1 u} = U ₁, м/с.

10. Относительная скорость W ₁, м/с:

.

11. Статическая температура T ₁, К:

.

12. Температура торможения в относительном движении , К:

.

Найденное значение температуры должно быть меньше значения температуры за компрессором .

13. Давление торможения в относительном движении , Па:

.

14. Газовый угол на входе в рабочее колесо b₁, град:

.

15. Угол атаки , град:

,

где b_1л – лопаточный (конструктивный) угол на входе вращающегося направляющего аппарата. Для втулочного диаметра D _1вт = 0,048 м угол b_1л = 56 град; среднегеометрического диаметра D _1ср = 0,0836 м угол b_1л = 40 град; для наружного диаметра D ₁ = 0,108 м угол b_1л = 26 град.

Пункты 8‑15 необходимо повторить для ещё двух сечений – втулочного и среднего. Затем должна быть процедура осреднения параметров на входе для перехода к одномерным расчётам.

Параметры на выходе из рабочего колеса

16. Окружная скорость U ₂, м/с:

.

17. Коэффициент, учитывающий влияние конечного числа лопаток рабочего колеса (отставание потока на выходе из колеса). Отсюда и далее методика применима только для реконструкции течения за рабочим колесом на расчётной частоте вращения 48000‑50000 об/мин:

.

При радиальном выходе можно применить формулу:

,

где , , число лопаток рабочего колеса z _л = 20 (m = 0,88978).

18. Окружная составляющая скорости за рабочим колесом C _{2 u}, м/с:

.

19. Работа на окружности колеса L_u, Дж/кг:

.

20. Потери на трение о диск колеса D L _д, Дж/кг:

0.003 U ₂².

Значение работы по результатам замера температур до и после компрессора не должно отличаться от работы L_u +D L _д более чем на величину s _L, обусловленную погрешностью s _T измерения температуры:

Дж/кг.

21. Потребляемая компрессором мощность N _к, Вт:

.

Сравнить рассчитанную мощность с измеренной N _зам, Вт (по напряжению U _п и силе тока I _п питания):

,

где кпд электростартера определить по его характеристике (приложение 2).

22. Полные температура , К и давление в относительном движении за рабочим колесом , Па:

, ,

где коэффициент сохранения полного давления определить в зависимости от угла атаки i _рк по графику приложения 3.

23. Окружная составляющая относительной скорости W _{2 u}, м/с:

.

24. В первом приближении принимаем W _{2 r} = C _{2 r} = C _{1 a}.

25. Относительная W ₂ и абсолютная C ₂ скорости, м/с:

и .

26. Газовые углы b₂ и a₂, град:

и .

27. Безразмерная относительная скорость :

.

28. Статическое давление за рабочим колесом p ₂, Па:

.

29. Температура торможения в абсолютном движении , К:

.

Рассчитанное значение температуры не должно отличаться от измеренного более чем на суммарную погрешность измерения (термопары и регистрирующего прибора) К.

30. Критическая скорость за колесом a _кр2, м/с:

31. Безразмерная абсолютная скорость l₂:

.

32. Полное давление в абсолютном движении , Па:

.

33. ГДФ расхода q (l₂):

.

34. По рассчитанному значению q (l₂) определяем уточненную скорость l₂.

35. Уточненная абсолютная скорость C ₂,м/с:

C ₂ = l₂ a _кр2.

36. Радиальная составляющая скорости C _{2 r}, м/с:

.

При расхождении рассчитанного значения с предварительно принятым значением расчет повторяем с п. 25 до получения точности не менее 0,05 м/с.

Параметры перед лопаточным диффузором

37. Пренебрегая в силу малости радиального зазора потерями энергии, принимаем полные давление и температуру равными данным величинам за рабочим колесом , .

38. Окружная C _{3 u} (м/с) и осевая C _3a (м/с) составляющие скорости для зазора постоянной ширины b = 7,5 мм подчиняются, соответственно, закону постоянства циркуляции:

и уравнению неразрывности:

.

В последнем уравнении плотность опущена вследствие малого изменения скорости в коротком диффузоре и, следовательно, возможности пренебречь изменением плотности. Закон движения газа в безлопаточном диффузоре

описывает движение газа по логарифмической спирали, иначе говоря .

39. Угол атаки на лопаточном диффузоре , град:

.

Лопаточный угол на входе в лопаточный диффузор показан на рис. 3…. (см. прил. 1).

40. Скорость потока на входе в лопаточный диффузор C ₃, м/с:

.

41. Приведенная скорость и число M ₃:

, .

41а. Статическое давление на входе в лопаточный диффузор:

Параметры за лопаточным диффузором

42. Угол выхода потока из лопаточного диффузора a₄, град:

.

Формула получена из геометрических соображений для плоской лопатки диффузора. Число лопаток z _лд = 29.

43. Площади входа и выхода потока из лопаточного диффузора:

и .

В лопаточном диффузоре ТКС-48Э .

44. Средний вдоль межлопаточных каналов угол их расширения q_ср, град:

45. По приложению 4 выбирается коэффициент потерь кинетической энергии x₀ для нулевого угла атаки. Для вычисленного в п. 39 углу атаки производим корректировку коэффициента потерь

,

где коэффициент A = 0,8…1,0 для положительных углов атаки i >0, для отрицательных углов атаки i <0 коэффициент A = 0,1…0,2. Используемая формула получена в экспериментах для активных и слабо диффузорных плоских решеток профилей.

46. Полное давление за лопаточным диффузором (см. прил. 4) , Па:

.

47. Приведенный расход на выходе из лопаточного диффузора

,

откуда находим скорость l₄.

Приложение 1

Схема и основные размеры
центробежного компрессора лабораторного турбостартера ТКС-48Э

Основные элементы проточной части компрессора (рис. 3…): входное устройство, рабочее колесо с вращающимся направляющим аппаратом, вырожденный до размеров обычного радиального зазора безлопаточный диффузор, лопаточный диффузор, переходный канал, спрямляющий аппарат.

Рис. 3…. Расчетная схема компрессора турбостартера[МВ2]

Обозначение величин в препарированных сечениях:

1-1 (вх-вх) – статическое и полное давления,

полная температура;

5-5 – статическое давление ;

6-6 (к-к) – статическое и полное давления,

полная температура .

Рис. 3…. Угловые размеры: а – лопаточного диффузора (вид спереди),
число лопаток z_лд = 29; б – спрямляющего аппарата, число лопаток z_са = 42[МВ3]

Приложение 2

Дата добавления: 2015-06-30