Читайте также:
|
|
Расчет производится с целью определения основных геометрических параметров вентилятора, а также параметров сжимаемого газа в контрольных сечениях ПЧ вентилятора.
Согласно техническому заданию, тип проектируемого вентилятора сверхзвуковой. Расчет производится в соответствии с методикой, предложенной в
[1. с.77].
Согласно [1. с.77], для осуществления расчета необходимо задаться тремя основными проектными параметрами:
1) коэффициентом осевой скорости на входе в вентилятор (0.65…0.8);
2) втулочным отношением первой ступени (0.4…0.6);
3) коэффициентом окружной скорости на наружном радиусе (1.3…1.45).
Перечисленные параметры используются при дальнейших вычислениях как замыкающие.
При расчёте вентилятора для условий полёта необходимо учитывать при определении p1* и T1* коэффициент восстановления давления в скачках уплотнения σск.
При выборе среднего по ступеням КПД следует учитывать, что рекомендуемые значения в таблице приведены для случая двух- или трехступенчатого вентилятора с первой ступенью, соответственно дозвуковой, около- и сверхзвуковой. При росте числа промежуточных ступеней необходимо выбирать повышенные значения КПД и наоборот.
При расчёте вентилятора, когда частота вращения не задана (как в данном случае), необходимо выбирать λuн1, λcz1 и νвт. Предпочтение при прочих равных условиях следует отдавать вариантам с нулевой составляющей окружной скорости на входе, что позволяет отказаться от установки входного направляющего аппарата и снизить, таким образом, опасность обледенения. Наружный диаметр на выходе из колеса первой ступени конструктивно можно уменьшить до 15% с целью получения благоприятной формы проточной части после скачка уплотнения. При этом необходимо контролировать величину втулочного диаметра на выходе колеса первой ступени с целью получения плавной формы проточной части.
Вариантность расчёта заключается в перерасчёте параметров вентилятора при различных λuн1, λcz1 и νвт и выборе оптимального варианта.
Давление торможения на входе в вентилятор , Па, определим по формуле:
,
где - относительные потери на входе в вентилятор. Выбирается в пределах 0.97…0.99.
Давление торможения на выходе из вентилятора , Па, определим по формуле:
.
Давление торможения в сечении 4 , Па, определим по формуле:
,
где - КПД спрямляющего аппарата. Выбирается в пределах 0.96…0.97.
Отношение давлений проточной части вентилятора определим по формуле:
.
Адиабатный напор проточной части вентилятора по полным параметрам , Дж/кг, определим по формуле:
,
где - показатель адиабаты воздуха;
- газовая постоянная воздуха;
- температура торможения на входе в вентилятор.
Адиабатный КПД вентилятора по полным параметрам определим по формуле:
,
где - принимаем в соответствии со следующей рекомендацией:
· для дозвуковой 0.88…0.91;
· для околозвуковой 0.86…0.88;
· для сверхзвуковой 0.82.0.85.
Внутренний напор вентилятора , Дж/кг, определим по формуле:
.
Значение функции тока для параметра определим по формуле:
.
Площадь проходного сечения ПЧ в сечении 1 , м2, определим по формуле:
.
Наружный диаметр ПЧ в сечении 1 , м, определим по формуле:
.
Окружную скорость по наружному диаметру ПЧ в сечении 1 , м/c, определим по формуле:
.
Частоту вращения ротора вентилятора n, об/мин, определим по формуле:
.
Коэффициент теоретического напора первой ступени определим по формуле:
.
Число ступеней вентилятора i выбираем так, чтобы .
Относительный средний радиус ПЧ в сечении 1 , м, определим по формуле:
.
Окружную скорость на среднем диаметре ПЧ в сечении 1 , м/c, определим по формуле:
.
Теоретический напор первой ступени вентилятора , Дж/кг, определим по формуле:
.
Закрутку потока перед первой ступенью на наружном радиусе , м/c, определим по формуле:
,
где ,
- коэффициент относительной скорости в сечении 1. Выбирается в пределах 1.2…1.4.
Поскольку первая ступень вентилятора проектируется как ступень с нулевой закруткой на входе, варьируя параметр , необходимо добиваться нулевого значения .
Согласно рекомендациям, наружный диаметр второй ступени , м, принимается равным:
.
Площадь проходного сечения ПЧ в сечении 2 f2, м2 определим по формуле:
,
где , выбирается в пределах 0.75…0.85.
Диаметр втулки в сечении 2 м, определим по формуле:
.
Средний диаметр ПЧ в сечении 2 м, определим по формуле:
.
Окружную скорость на среднем диаметре ПЧ в сечении 2 , м/c, определим по формуле:
.
Закрутку потока в сечении 2 на среднем радиусе , м/c, определим по формуле:
.
Адиабатный напор по полным параметрам первой ступени , Дж/кг, определим по формуле:
,
где - принимается в соответствии с рекомендациями в пределах 0.78…0.85 (для сверхзвуковой ступени).
Отношение давлений по полным параметрам первой ступени определим по формуле:
.
Давление торможения в сечении 2 , Па, определим по формуле:
,
где - КПД направляющего аппарата, принимается в соответствии с рекомендациями в пределах 0.97…0.98.
Температуру торможения в сечении 2 T*2, К, определим по формуле:
.
Значение функции тока для параметра определим по формуле:
. (*)
Необходимо задаться параметром - углом выхода потока из РК в абсолютном движении, градусы.
С другой стороны:
. (**)
Приравнивая (*) к (**) определим коэффициент скорости с2, м/с, . Решение задачи производится итерационно на ЭВМ.
Значение скорости потока в абсолютном движении в сечении 2 с2, м/с, определим по формуле:
.
Осевую составляющую , м/с, определим по формуле:
.
Определим значение на следующей итерации:
.
При достижении удовлетворительной точности итерационный счет останавливается.
С другой стороны задачу можно решить, идя от обратного, решив следующую систему уравнений:
Подставив выражение Sinα2 в первое равенство получим уравнение с одним неизвестным λс2. Но следует учесть, что величина λс2 не должна превышать 0.8…0.85.
Угол потока в относительном движении в сечении 2 - , град, определим по формуле:
.
Угол потока в относительном движении в сечении 1 - , град, определим по формуле:
.
Угол поворота потока в РК первой ступени вентилятора , град, определим по формуле:
.
Значение должно удовлетворять условию ≤10…20˚.
Значение закрутки потока на втулочном радиусе в
сечении 2 , м/c, определим по формуле:
,
где
Коэффициент скорости . определим по формуле:
.
Температуру торможения в сечении 4 T*2, К, определим по формуле:
,
где - выбирается в интервале 0.8…0.85.
Коэффициент скорости . определим по формуле:
.
Согласно рекомендации, принимаем .
.
Площадь проходного сечения ПЧ в сечении 4 f4, м2 определим по формуле:
.
Наружный диаметр ПЧ в сечении 4 , м, согласно рекомендациям, принимаем равным:
.
Диаметр втулки в сечении 4 м, определим по формуле:
.
Средний безразмерный радиус ПЧ в сечении 4 , м, определим по формуле:
.
Окружную скорость на среднем диаметре ПЧ в сечении 4 , м/c, определим по формуле:
.
Коэффициент расхода последней ступени , определим по формуле:
.
Теоретический напор последней ступени вентилятора , Дж/кг, определим по формуле:
.
Коэффициент теоретический напора последней ступени вентилятора определим по формуле:
.
Степень реактивности последней ступени
вентилятора принимаем равной:
.
Теоретический напор последней ступени вентилятора
Определяя параметры и , по графику обобщенной диаграммы Хоуэвелла (см. рис.4), определяем густоту решетки последней ступени вентилятора .
Рис.4
Если вентилятор состоит из 3-х ступеней, то считать следует в следующей последовательности:
1) выбираем для последней ступени густоту решетки (B/t)4;
2) по графику (рис.4) определяем величину ψt4/φ4;
3) ψt4 = (ψt4/φ4)⋅ φ4;
4) напор последней ступени: ht4 = ψt4⋅ u42.
Далее идёт расчёт средней ступени (при 3-х ступенчатом вентиляторе):
1) напор средней ступени ;
2) окружная скорость ;
3) напор на средней ступени ;
4) коэффициент расхода средней ступени ;
5) параметр ;
6) параметр ;
7) из графика рис.4 определить густоту решётки ;
Высоту лопатки РК ступени вентилятора , м, определим по формуле:
.
Согласно рекомендациям относительную высоту лопатки РК выбирают из следующих значений:
- для первой ступени;
- для последней ступени.
Густоту решетки первой ступени вентилятора (B/t)1, согласно рекомендациям, принимают в интервале:
.
Шаг решетки , м, определим по формуле:
.
Результаты расчёта приведены в таблице 1.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 23 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |