Расчёт первой ступени

1. Задаемся значениями:

1.1. Для увеличения напорности и уменьшения числа ступеней компрессора на наружном диаметре рабочего колеса 1-й ступени из условия оптимальности по уровням шума устанавливается максимально допустимая скорость , которая в трансзвуковой ступени составляет .

1.2. Для уменьшения поперечных габаритов компрессора на входе в 1-ю ступень и из условия невозникновения местных скоростей звука на лопатках компрессора устанавливается максимально допустимая осевая скорость .

1.3. Относительный диаметр втулки лежит в пределах .

Выбираем .

 

2. Окружная скорость колеса на среднем диаметре:

.

 

3. Проверка правильности выбора величин.

3.1. Коэффициент нагрузки : для исключения чрезмерной закрутки воздуха, т.е. для получения достаточно высокого КПД

Значение коэффициента нагрузки лежит в допустимом диапазоне изменения величины .

 

3.2. Коэффициент расхода:

Значение коэффициента расхода лежит в допустимом диапазоне изменения величины .

 

4. Степень реактивности ступени.

Для обеспечения наибольшего значения напора и КПД ступени рекомендуется величина для всех ступеней компрессора. Кроме того, при данном значении получаются идентичными профили лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата, что облегчает их изготовление. Выбираем степень реактивности .

 

 

5. Окружная составляющая скорости движения воздуха:

.

 

6. Абсолютная скорость движения воздуха:

.

 

7.Относительная скорость движения воздуха:

.

 

8. Проверка условий обтекания лопаток рабочего колеса воздухом.

8.1. Скорость распространения звука в воздухе:

.

8.2. Число М на среднем диаметре:

.

Значение числа лежит в допустимом диапазоне изменения величины для трансзвуковой ступени.

 

9. По выбранным и полученным данным ; ; ; ; строим план скоростей 1-ой ступени КНД (рис. 6.1.) с допущением того, что осевая скорость движения воздуха вдоль ступени остается неизменной, т. е. , и с учетом того, что при степени реактивности : скорости (где – окружная составляющая относительной скорости движения воздуха на выходе из лопаток рабочего колеса), и .

 

10. Термодинамические параметры воздуха на входе в компрессор:

температура:

;

давление:

;

плотность:

.

 

11. Площадь проточной части на входе в компрессор

.

 

12. Параметры рабочего колеса.

12.1. Диаметр рабочего колеса:

.

 

12.2. Диаметр втулки:

.

 

12.3. Средний диаметр рабочего колеса:

.

 

12.4. Высота лопатки:

.

13. Удлинение лопатки и густота лопаточной решётки:

На основании опытных данных для первой ступени компрессора удлинение лопатки и густота лопаточной решётки .

 

14. Хорда лопатки:

.

 

15. Шаг лопаток на рабочем колесе

.

 

16. Ширина первой ступени:

.

 

17. Число лопаток рабочего колеса первой ступени

.

 

18. Частота вращения ротора:

.

 

19. Степень повышения давления в ступени:

Принимаем адиабатический КПД ступени

.

 

20. Параметры заторможенного потока на выходе из ступени:

температура:

;

давление:

.

 

Аналогично, задаваясь законом изменения осевой скорости воздуха на входе в ступень и учитывая , определяем параметры остальных ступеней компрессора низкого давления.