Газодинамический расчёт двигателя. Компрессор низкого давления. Абсолютная скорость движения воздуха на входе в рабочее колесо

Газодинамический расчёт двигателя

Компрессор низкого давления

Для выполнения газодинамического расчёта компрессоров низкого и высокого давления необходимо знать некоторые данные, полученные из энергетического расчёта.

Начинаем с газодинамического расчёта компрессора низкого давления.

Распределяем работу компрессора L_КН по его ступеням, учитывая рекомендации методического указания.

Работа первой ступени                   L₁ = 18 кДж/кг;

Работа второй ступени                    L₂ = 26 кДж/кг;

Работа в последующих ступенях   L_СТ = 34 кДж/кг;

Работа предпоследней ступени     L_Z-1 = 30 кДж/кг;

Работа последней ступени             L_Z = 27 кДж/кг;

Определяем число ступеней компрессора:

;

Округляем полученное число до целого и получаем число ступеней компрессора. z = 5.

По полученному числу корректируем работу средних ступеней:

;

Для первой ступени из предложенного в методическом указании интервала выбираем окружную скорость на внешнем диаметре u_в = 340 м/с и относительный диаметр втулки , после чего определяем окружную скорость лопаток на среднем диаметре.

;

Из предложенного в методическом указании интервала выбираем осевую составляющую скорости c движения воздуха при входе в первую ступень.

c_1a = c_a,B = 140 м/с.

Для проверки правильности выбора L₁, u_в, с_1а и  находим коэффициент нагрузки μ₁ и коэффициент расхода .

;     

Так как значения коэффициентов μ₁ и  находятся в рекомендуемых пределах, то можно считать, что сделанный выбор в первом приближении приемлем.

Используя рекомендацию методического указания, выбираем степень реактивности    ρ_к = 0,5. Вычисляем окружную составляющую скорости движения воздуха:

Абсолютная скорость движения воздуха на входе в рабочее колесо:

Относительная скорость движения воздуха на входе в рабочее колесо:

Для проверки условий обтекания лопаток рабочего колеса воздухом находим скорость распространения звука.

Проверяем выполнение условия обтекания рабочей лопатки воздухом:

Условие М_W1< 0,8 выполнено.

На выходе из лопаток рабочего колеса при ρ_к = 0,5 окружная составляющая относительной скорости движения воздуха ; относительная скорость движения воздуха ; абсолютная скорость .

По полученным данным строим план скоростей первой ступени.

Далее на входе в рабочее колесо первой ступени, т.е. в сечении двигателя В находим термодинамические параметры воздуха.

Определяем геометрические размеры проточной части.

Площадь поперечного сечения проточной части:

Наружный диаметр рабочего колеса:

Диаметр втулки: 

Средний диаметр колеса:

Высота лопатки:

Ширина первой ступени:

Ширина венца рабочих лопаток рабочей ступени:

Определяем хорду рабочей лопатки:

Определяем шаг лопаток на рабочем колесе:

Определяем число лопаток на рабочем колесе первой ступени:

;

Определяем частоту вращения ротора:

Геометрические размеры последней ступени компрессора низкого давления  определяем за спрямляющим аппаратом, в сечении КН двигателя.

Скорость движения воздуха на выходе из компрессора принимаем

Определяем температуру, давление и плотность воздуха в проточной части, а так же площадь проточной части.

Определяем площадь проточной части в данном сечении:

Далее определяется форма рабочей части. Принимаем форму с D_СР = const. При этом D_1СР = D_2СР. Находим внутренний диаметр проточной части:

Наружный диаметр проточной части:

Высота лопатки спрямляющего аппарата:

Определяем ширину последней ступени:       

Ширина венца рабочих лопаток ступени:

Определяем хорду лопаток спрямляющего аппарата:

Определяем шаг лопаток спрямляющего аппарата:

Определяем число лопаток спрямляющего колеса:

;

Длина компрессора  низкого давления в первом приближении:

Ширина остальных ступеней компрессора:

Ширина венца рабочих лопаток остальных ступеней компрессора:

Ширина направляющего аппарата перед первой ступенью:

Ширина радиальной стойки переднего корпуса компрессора:

В той же последовательности проводим расчёт компрессора высокого давления.

Компрессор высокого давления

Распределяем работу компрессора высокого давления L_К по его ступеням, учитывая рекомендации методического указания.

Работа первой ступени                   L₁ = 18 кДж/кг;

Работа второй ступени                    L₂ = 26 кДж/кг;

Работа в последующих ступенях   L_СТ = 34 кДж/кг;

Работа предпоследней ступени     L_Z-1 = 30 кДж/кг;

Работа последней ступени             L_Z = 27 кДж/кг;

Определяем число ступеней компрессора:

;

Округляем полученное число до целого и получаем число ступеней компрессора. z = 9.

По полученному числу корректируем работу средних ступеней:

;

Для первой ступени из предложенного в методическом указании интервала выбираем окружную скорость на внешнем диаметре u_в = 340 м/с и относительный диаметр втулки , после чего определяем окружную скорость лопаток на среднем диаметре.