Файл: Лабораторная работа "Исследование рабочего процесса в проточной части центробежного компрессора".doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 64
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
.
,
.
– по затраченной мощности,
– по параметрам состояния.
.
.
Продолжение исходной методики
27. Безразмерная относительная скорость
:
.
28. Статическое давление за рабочим колесом p2, 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 aкр2, м/с:
31. Безразмерная абсолютная скорость 2:
.
32. Полное давление в абсолютном движении
, Па:
.
33. ГДФ расхода q(2):
.
34. По рассчитанному значению
q(2) определяем уточненную скорость2.
35. Уточненная абсолютная скорость C2,м/с:
C2 = 2 aкр2.
36. Радиальная составляющая скорости C2r, 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 C3u (м/с) и осевая C3a (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 C3, м/с:
.
41. Приведенная скорость и число M3:
, 
.
41а. Статическое давление на входе в лопаточный диффузор:
Параметры за лопаточным диффузором
42. Угол выхода потока из лопаточного диффузора 4, град:
.
Формула получена из геометрических соображений для плоской лопатки диффузора. Число лопаток zлд = 29.
43. Площади входа и выхода потока из лопаточного диффузора:
и 
.
В лопаточном диффузоре ТКС-48Э
.
44. Средний вдоль межлопаточных каналов угол их расширения ср, град:
45. По приложению 4 выбирается коэффициент потерь кинетической энергии 0 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 4.
Приложение 1
0>
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
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 zлд = 29; б – спрямляющего аппарата, число лопаток zса = 42
Приложение 2
Характеристика потерь для электростартера СТ-115
Данные, по которым определена зависимость КПД электростартера от частоты вращения (рис. 3…), получены на базе экспериментальных работ, выполненных при проектировании и изготовлении лабораторной установки исследования турбостартера ТКС–48Э. Зависимость имеет приближенный характер и требует экспериментального уточнения в широком диапазоне возможных режимов работы.
Рис. 3…. Аппроксимация экспериментальной зависимости
КПД электростартера от частоты вращения
Представленная на рис. 3… зависимость в диапазоне 3500<n<17500 об/мин может быть аппроксимирована формулой:
э ст = 0,705 + 0,105 sign(n-10500)sin0.8|(n–10500)/15000|.
При выходе частоты вращения за границы указанного диапазона использована линейная экстраполяция:
э ст = гран + (э ст/dn) гран (n – nгран).
Приложение 4
Потери в лопаточном диффузоре
На рис. 3…. даны результаты опытов К. С. Сцилларда для круглого диффузора с прямолинейными образующими. Для плоского лопаточного диффузора эти данные могут быть увеличены на (8...20)% вследствие особенностей течения и неравномерности поля скоростей на входе.
Рис. 3…. Зависимость коэффициента потерь в круглом диффузоре
от угла раскрытия при фиксированной скорости на входе
В опытах К.С. Сцилларда коэффициент потерь кинетической энергии определяется так, как это принято в гидродинамике: для диффузоров и конфузоров потери относят к наибольшему значению кинетической энергии, определенному по среднерасходной скорости. Тогда для диффузора
вычисляется по входной скорости C1. Работа по преодолению суммарного сопротивления трактуется как работа идеального компрессора, восстанавливающего полное давление за диффузором до исходной величины.
Из переписки со студентом гр. АД-13-1с Пискуновым Станиславом (по поводу получения формулы для коэффициента осреднения полного давления за компрессором):
Получается путём нахождения среднеинтегральной по закону сохранения полного импульса скорости в нижней половине выходного сечения за компрессором
. Именно в этой формуле нужен показатель степени n для описания турбулентного поля скоростей под интегралом. При этом под интегралом появится квадрат измеренной на середине высоты канала скорости. Статическое давление принимается равномерно распределённым по высоте сечения, т.е. осреднению не подлежит. Изменением плотности в силу малых скоростей (и, соответственно, малых изменений температур по сечению) можно пренебречь и сократить её в формуле закона сохранения секундного количества движения. В итоге остаётся 
, .-
Температура торможения в абсолютном движении:
– по затраченной мощности, – по параметрам состояния.-
Критическая скорость за РК:
.-
Приведённая скорость в абсолютном движении:
-
Полное давление в абсолютном движении:
.Продолжение исходной методики
27. Безразмерная относительная скорость
: .28. Статическое давление за рабочим колесом p2, 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 aкр2, м/с:
31. Безразмерная абсолютная скорость 2:
.32. Полное давление в абсолютном движении
, Па: .33. ГДФ расхода q(2):
.34. По рассчитанному значению
q(2) определяем уточненную скорость2.
35. Уточненная абсолютная скорость C2,м/с:
C2 = 2 aкр2.
36. Радиальная составляющая скорости C2r, 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 C3u (м/с) и осевая C3a (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 C3, м/с:
.41. Приведенная скорость и число M3:
, .41а. Статическое давление на входе в лопаточный диффузор:
Параметры за лопаточным диффузором
42. Угол выхода потока из лопаточного диффузора 4, град:
.Формула получена из геометрических соображений для плоской лопатки диффузора. Число лопаток zлд = 29.
43. Площади входа и выхода потока из лопаточного диффузора:
и .В лопаточном диффузоре ТКС-48Э
.44. Средний вдоль межлопаточных каналов угол их расширения ср, град:
45. По приложению 4 выбирается коэффициент потерь кинетической энергии 0 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 4.
Приложение 1
0>
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
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 zлд = 29; б – спрямляющего аппарата, число лопаток zса = 42
Приложение 2
Характеристика потерь для электростартера СТ-115
Данные, по которым определена зависимость КПД электростартера от частоты вращения (рис. 3…), получены на базе экспериментальных работ, выполненных при проектировании и изготовлении лабораторной установки исследования турбостартера ТКС–48Э. Зависимость имеет приближенный характер и требует экспериментального уточнения в широком диапазоне возможных режимов работы.
Рис. 3…. Аппроксимация экспериментальной зависимости
КПД электростартера от частоты вращения
Представленная на рис. 3… зависимость в диапазоне 3500<n<17500 об/мин может быть аппроксимирована формулой:
э ст = 0,705 + 0,105 sign(n-10500)sin0.8|(n–10500)/15000|.
При выходе частоты вращения за границы указанного диапазона использована линейная экстраполяция:
э ст = гран + (э ст/dn) гран (n – nгран).
Приложение 4
Потери в лопаточном диффузоре
На рис. 3…. даны результаты опытов К. С. Сцилларда для круглого диффузора с прямолинейными образующими. Для плоского лопаточного диффузора эти данные могут быть увеличены на (8...20)% вследствие особенностей течения и неравномерности поля скоростей на входе.
Рис. 3…. Зависимость коэффициента потерь в круглом диффузоре
от угла раскрытия при фиксированной скорости на входе
В опытах К.С. Сцилларда коэффициент потерь кинетической энергии определяется так, как это принято в гидродинамике: для диффузоров и конфузоров потери относят к наибольшему значению кинетической энергии, определенному по среднерасходной скорости. Тогда для диффузора
вычисляется по входной скорости C1. Работа по преодолению суммарного сопротивления трактуется как работа идеального компрессора, восстанавливающего полное давление за диффузором до исходной величины.
Из переписки со студентом гр. АД-13-1с Пискуновым Станиславом (по поводу получения формулы для коэффициента осреднения полного давления за компрессором):
Получается путём нахождения среднеинтегральной по закону сохранения полного импульса скорости в нижней половине выходного сечения за компрессором
. Именно в этой формуле нужен показатель степени n для описания турбулентного поля скоростей под интегралом. При этом под интегралом появится квадрат измеренной на середине высоты канала скорости. Статическое давление принимается равномерно распределённым по высоте сечения, т.е. осреднению не подлежит. Изменением плотности в силу малых скоростей (и, соответственно, малых изменений температур по сечению) можно пренебречь и сократить её в формуле закона сохранения секундного количества движения. В итоге остаётся