Расчёт параметров ступени в различных сечениях по радиусу
Министерство образования и науки РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н. Туполева-КАИ» (КНИТУ-КАИ)
_______
Кафедра теплотехники и энергетического машиностроения
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине «Энергетические машины»
Тема: Газодинамический расчет осевого многоступенчатого__________
компрессора высокого давления_________________________________
_________________________________________________
Проектировал студент __Урманова Э.Р._______ _______________
(Ф.И.О.) (подпись)
гр. __1562__ ____911045_____
(№ зачетной книжки)
Консультировал _доцент__Ильинков А.В.______ _______________
(уч. степень, должность, Ф.И.О.) (подпись)
Оценка курсовой работы ___________________
Подпись преподавателя ____________________
Дата ________________
Казань 2014 г.
Министерство образования и науки РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н. Туполева-КАИ» (КНИТУ-КАИ)
Кафедра теплотехники и энергетического машиностроения
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект по расчету и конструированию компрессора
Студенту________________________________________ гр. ____1562____
Исходные данные:
1.Тип и назначение компрессора: _ осевой многоступенчатый____________
компрессор высокого давления ____________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
2. Расход воздуха GВ = ___75,65____________________________________кг/с
3. Степень повышения давления 
= 4,44____________________________
4. Начальное давление воздуха Р*вх = _4,870368×105____________________Па
5.· Начальная температура воздуха Т*вх = _506,4________________________ К
Состав проекта
I. Расчеты:
1. Предварительный расчет компрессора. Расчет проходных сечений.
Определение числа ступеней. Эскиз меридионального сечения.
2. Детальный газодинамический расчет первой ступени компрессора по среднему диаметру. Построение треугольников скоростей на среднем диаметре.
3. Расчет параметров потока по радиусу в первой ступени компрессора, профилирование рабочих лопаток первой ступени компрессора в расчетных сечениях.
4. Расчеты на прочность рабочей лопатки или диска первой ступени, и элементов передающих крутящий момент.
П. Чертежи:
1. Общий вид (меридиональное сечение).
2. Рабочий чертеж рабочей лопатки или диска первой ступени (по указанию руководителя).
Руководитель_______________________
Зав. кафедрой
ТиЭМ ____________________
Дата выдачи
задания _________________201__ г.
СОДЕРЖАНИЕ
1) Расчёт параметров ступени в различных сечениях по радиусу ……………….…4
2) Расчет координат и геометрических характеристик профиля лопатки компрессора……………………………………………………………….……………12
3) Расчет на прочность лопатки………………………………………………………16
4) Расчет болта на срез и смятие…………………………….………………………..18
5) Список материалов……………………………………..…………………….….….20
6) Список литературы……………………………………………………………..…...21
Расчёт параметров ступени в различных сечениях по радиусу
Исходные данные:
| Теоретический напор ступени Hth ср. (Дж/кг) | |
| Реактивность ступени ρ к. ср. | 0,55 |
| Количество лопаток рабочего колеса z р.к. | |
| Коэффициент напора Hth ср. | 0,31 |
| На входе в Р.К. | |
| Коэффициент расхода на ср. диаметре С1а (м/c) | 0,56 |
| Окружная скорость Р. К. Uк на наружном диаметре (м/c) | |
| Полное давление на входе Р*1 Па | |
| Окружная скорость Р. К. U1 на среднем диаметре (м/c) | 314,5 |
| Осевая состав. скорости потока на ср. диаметре С1а (м/c) | 176,12 |
| Окружная составляющая скорости потока С1u на ср.диаметре (м/c) | 92,777 |
| Температура торможения потока на ср. диаметре T*1(К) | 506,4 |
| На выходе из Р.К. | |
| Полное давление на выходе Р*2 Па | |
| Окружная составляющая скорости потока С2 u ср. диаметре (м/c) | |
| Температура торможения потока на ср. диаметре T*2 (К) | 536,9 |
| Сечение | r , мм | i , град. | Показатель степени т |
| I | -5 | - 0,5 | |
| 257,5 | - 4 | - 0,5 | |
| - 3 | - 0,5 |
Результаты расчета параметров потока по радиусу первой ступени компрессора по закону постоянства циркуляции m=-0,5.
| Определяемый параметр и формула | Размерность | Относительный радиус сечения | |||
 1 | 2 | 3 | |||
| Относительный радиус расчетного сечения |  | - | 0,7096 | 0,8498 | 0,9901 |
| Осевая составляющая скорости с1а на входе в рабочее колесо | C1 а | м/с | 192,4287 | 176,12 | 155,3860 |
| Осевая составляющая скорости с2а на выходе из рабочего колеса | С2 а | м/с | 211,7607 | 176,12 | 134,3757 |
| Вспомогательная расчетная величина | А | м/с | 153,3722 | 153,3722 | 153,3722 |
| Вспомогательная расчетная величина | В | м/с | 41,4351 | 41,4351 | 41,4351 |
| Окружная составляющая скорости воздуха на входе в колесо |  | м/с | 70,8001 | 92,6318 | 110,7616 |
| Окружная составляющая скорости воздуха на выходе из колеса |  | м/с | 187,5893 | 190,1452 | 194,4606 |
| Абсолютная скорость воздуха на входе в колесо |  | м/с | 205,0401 | 198,9947 | 190,8218 |
5
| Определяемый параметр и формула | Размерность | Относительный радиус сечения | |||
| 1 | 2 | 3 | |||
| Абсолютная скорость воздуха на выходе из колеса |  | м/с | 282,8999 | 259,1784 | 236,3720 |
| Приведенная скорость потока на входе в колесо при T*1(r)=const=T*1cp |  | - | 0,4979 | 0,4832 | 0,4634 |
| Приведенная скорость потока на выходе из колеса при T*2(r)=const=T*2cp |  | - | 0,6672 | 0,6112 | 0,5574 |
| Статическое давление на входе в колесо при p*1(r)=const=p*1cp | P1=P1*e(l1) | Па | 420168,4036 | 423862,1742 | 428714,9770 |
| Статическое давление на выходе из колеса при p*2(r)=const=p*2cp | P2=P2*e(l2) | Па | 445575,2237 | 465978,4852 | 484454,4647 |
| Скорость звука на входе в колесо |  | м/с | 441,6986 | 442,2513 | 442,9711 |
| Скорость звука на выходе из колеса |  | м/с | 446,9412 | 449,8091 | 452,3147 |
| Окружная скорость колеса на входе в решетку на расчетном радиусе |  | м/с | 262,5922 | 314,5 | 366,4078 |
| То же,на выходе | U2=U1 | м/с | 262,5922 | 314,5 | 366,4078 |
| Определяемый параметр и формула | Размерность | Относительный радиус сечения | |||
| 1 | 2 | 3 | |||
| Угол входа потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении |  | град | 45,0949 | 38,4427 | 31,2919 |
| Угол выхода потока в решетку рабочих лопаток в относительном движении при U2>c2u |  | град | 70,4965 | 54,7748 | 38,0074 |
| Угол отклонения потока в решетке рабочего колеса | Db = β2 - β1 | град | 25,4016 | 16,3321 | 6,7155 |
| Относительная скорость потока на входе в рабочие лопатки |  | м/с | 271,6855 | 283,2733 | 299,1651 |
| Относительная скорость потока на выходе из решетки рабочих лопаток |   | м/с | 224,6509 | 215,5977 | 218,2262 |
| Угол потока на входе в РК в абсолютном движении | град | 69,8000 | 62,2575 | 54,5181 | |
| То же, на выходе из РК |  | град | 48,4637 | 42,8071 | 34,6452 |
| Число Маха по относительной скорости воздуха на входе в РК | Mw1 = W1/a1 | - | 0,6151 | 0,6405 | 0,6754 |
| Tо же, по абсолютной скорости на выходе из РК | Мс2 = c2/a2 | - | 0,6330 | 0,5762 | 0,5226 |
| Реактивность ступени |  | - | 0,5080 | 0,5504 | 0,5835 |
| Определяемый параметр и формула | Размерность | Относительный радиус сечения | |||
| 1 | 2 | 3 | |||
| Коэффициент расхода |  | - | 0,7328 | 0,56 | 0,4241 |
| Относительная закрутка потока на входе в РК |  | - | 0,2696 | 0,2945 | 0,3023 |
| Коэффициент теоретического напора |  | - | 0,4448 | 0,3101 | 0,2284 |
| Параметр реактивности |  | - | 0,6932 | 0,9829 | 1,3759 |
| Параметр теоретического напора |  | - | 0,6069 | 0,5537 | 0,5387 |
| Параметр теоретического напора при b/t=1 |  | - | 0,5897 | 0,5892 | 0,6314 |
| Отношение параметров |  | - | 1,0292 | 0,9397 | 0,8531 |
| Густота решетки рабочих лопаток | b/t = 0,225 + 0,275J + 0,5J2 | - | 1,0376 | 0,9250 | 0,8235 |
 | - | 0,9637 | 1,0811 | 1,2143 | |
| Шаг решетки |  | м | 0,0233 | 0,0279 | 0,0325 |
| Определяемый параметр и формула | Размерность | Относительный радиус сечения | |||
| 1 | 2 | 3 | |||
| Хорда | b = (b/t) ∙ t | м | 0,0242 | 0,0258 | 0,0268 |
| Угол атаки | ί | град | -5 | -4 | -3 |
| Входной геометрический угол профиля лопатки | b '1 = β1 + i | - | 40,0949 | 34,4427 | 28,2919 |
| Коэффициент, зависящий от геометрии профиля |  | - | 0,1870 | 0,1875 | 0,1881 |
| Угол кривизны (изгиба) профиля |  | - | 37,2368 | 25,2569 | 12,2561 |
| Угол отставания потока на выходе из решетки |  | град | 6,8352 | 4,9248 | 2,5407 |
| Выходной геометрический угол профиля рабочей решетки | b'2 = β2 + δ | град | 77,3317 | 59,6997 | 40,5481 |
| Угол изгиба входной кромки |  | град | 22,3421 | 15,1542 | 7,3537 |
| Угол изгиба выходной кромки профиля | c2 = q - c1 | град | 14,8947 | 10,1028 | 4,9025 |
| Угол выноса (установки) профиля | g = c1 + b1' | град | 62,4370 | 49,5969 | 35,6456 |
| Определяемый параметр и формула | Размерность | Относительный радиус сечения | |||
| 1 | 2 | 3 | |||
| Длина средней линии профиля (длина межлопаточного канала решетки) |  | м | 0,0246 | 0,0260 | 0,0268 |
| Угол раскрытия эквивалентного плоского диффузора |  | град | 12,7136 | 11,9914 | 6,6919 |
2) Расчет координат и геометрических характеристик профиля лопатки компрессора
Исходные данные:
| Сечение | Сmах, % | В, мм | Х, град |
| l | 24,16 | ||
| 25,8 | |||
| 26,76 |