Исследования вихревых компрессоров

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

---------------------------------------------------T--------T-----------¬

¦1. Объемный расход на всасывании, м3/с ¦ V ¦ 0.191000 ¦

¦2. Давление на всасывании, Па ¦ pn ¦8425000.0 ¦

¦3. Давление на нагнетании, Па ¦ pk ¦9100000.0 ¦

¦4. Температура на всасывании, К ¦ Tn ¦ 318.000 ¦

¦5. Частота вращения вала компрессора, об/мин ¦ n ¦2950.000 ¦

¦6. Газовая постоянная, Дж/(кг*K) ¦ R ¦ 790.000 ¦

¦7. Показатель адиабаты ¦ k ¦ 1.390 ¦

¦8. Толщина лопатки рабочегo колеса, м ¦ delta ¦ 0.0030 ¦

¦9. Число ступеней ¦ ist ¦ 1 ¦

¦10. Вид канала (односторонний-1/двусторонний-2) ¦ ik ¦ 2 ¦

¦11. Механический КПД ¦ num ¦ 0.970 ¦

L-------------------------------------------------------+---------+-------------

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

1. Геометрические и режимные параметры

---------------------------------------------T------T---------¬

¦ 1. Геометрические параметры. ¦ ¦ ¦

¦Наружный диаметр рабочего колеса, м ¦ D2 ¦ 0.5750 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Высота рабочего канала, м ¦ h ¦ 0.0662 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Высота лопатки рабочего колеса, м ¦ l ¦ 0.0397 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Радиусы: r1, м ¦ r1 ¦ 0.0265 ¦

¦ r2, м ¦ r2 ¦ 0.0331 ¦

¦ r3, м ¦ r3 ¦ 0.0463 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Наружный диаметр диска рабочего колеса, м ¦ D3 ¦ 0.5720 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Внутренний диаметр профилирующей вставки, м ¦ Ds ¦ 0.5780 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Внутренний диаметр канала корпуса, м ¦ D0 ¦ 0.4956 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Внутренний диаметр щелевого уплотнения, м ¦ Dupl ¦ 0.4460 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Ширина лопатки, м ¦ bl ¦ 0.0328 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Ширина меридионального сечения канала, м ¦ B ¦ 0.0660 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Шаг лопаток, м ¦ t ¦ 0.0350 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Число лопаток ¦ z ¦48.0000 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Угловая протяженность разделителя, град ¦tetarg¦30.0000 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Угловая протяженность всас. окна, град ¦tetavg¦21.6235 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Ширина всасывающего окна (для канала), м ¦ dn ¦ 0.0660 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Диаметр нагнетательного окна (для канала), м¦ dk ¦ 0.0642 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Диаметр всас. трубопровода (с=20 м/с), м ¦ dntr ¦ 0.1103 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Диаметр нагн. трубопровода (с=20 м/с), м ¦ dktr ¦ 0.1086 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦Относительный радиус мерид. сечения D2/Dц.т.¦ Rotn ¦ 1.0233 ¦

+--------------------------------------------+------+---------+

¦ 2. Режимные параметры. ¦ ¦ ¦

¦Адиабатный коэффициент напора ¦ psi ¦ 2.4813 ¦

¦Коэффициент расхода ¦ fi ¦ 0.5020 ¦

¦Условный коэффициент расхода ¦ fiusl¦ 0.0081 ¦

¦Окружная скорость на диаметре D2 ¦ u2 ¦88.8154 ¦

¦Число Маха ¦ Mu ¦ 0.1503 ¦

¦Коэффициент быстроходности ¦ ns ¦ 0.0130 ¦

¦Режимный комплекс psi0.75/fi0.5 ¦psiotn¦ 2.7902 ¦

¦Геометрический комплекс Fk**0.5/(pi*D2) ¦ Kg ¦ 0.0367 ¦

¦Относительный шаг лопаток ¦ totn ¦10.6779 ¦

¦Повышение температуры в ступени, C ¦deltaT¦14.8917 ¦

¦Температура на нагнетании, C ¦ Tk ¦ 59.8917 ¦

¦Изоэнтропный (адиабатный) КПД ¦ nuad ¦ 0.4668 ¦

¦Мощность, потребляемая ступенью, кВт ¦ Nk ¦276.8840 ¦

L--------------------------------------------+------+----------

2. Характеристики компрессора (V=0.191 м³/с, Рн=8425000.0 Па, Tn=318.0 K)

p_к•10,МПа; Т_к,⁰С; N_к/10,кВт; КПД_к,%

V, нм³/мин

Рисунок 2.7 - Характеристики вихревого компрессора для синтез-газа

1- p_к•10,МПа; 2 - Т_к,⁰С; 3 - КПД_к,%; 4 - N_к/10,кВт

Анализ характеристик показывает, что при конечном давлении 9,1 МПа производительность компрессора будет равна 820 нм³/мин, потребляемая мощность - 277 кВт., КПД компрессора - 46,7 %.

ВЫВОДЫ

1. Уточнена и расширена методика предварительного расчета, вихревых компрессоров.

2. Разработаны методика расчета геометрических и режимных параметров многоступенчатых вихревых компрессоров.

3. Разработана методика расчета характеристик одноступенчатых и многоступенчатых вихревых компрессорных машин.

4. На алгоритмическом языке "Паскаль" в системе "Турбопаскаль" разработан пакет прикладных программ, основными составными частями которого являются:

- предварительный расчет (позволяет определить рациональную схему машины: выбрать число ступеней, оценить наружные диаметры рабочих колес и потребляемую мощность;

- расчет геометрических и газодинамических параметров проточной части (для оптимального режима работы и для режимов, отличных от оптимального, но лучших по массогабаритным показателям);

- расчет различных характеристик машины как для проектируемого варианта, так и по заданной геометрии проточной части при изменении условий эксплуатации или для других исходных данных.

5. Разработано поле характеристик для вихревых воздушных компрессоров и вакуум-насосов.

6. Разработана методика проектирования системы наддува торцовых газодинамических уплотнений и продувки магнитных подшипников центробежных компрессоров ГПА, позволяющая решать два типа задач:

- расчет потерь энергии в предварительно спроектированной системе наддува, включая ТГДУ, с целью определения исходных данных на проектирование вихревого компрессора;

- проектирование системы наддува с применением существующих вихревых компрессоров (в этом случае регулирующим звеном является лабиринтное уплотнение и/или обвязка системы наддува).

7. Исследованы регулировочные характеристики компрессора системы наддува торцовых газодинамических уплотнений и продувки магнитных подшипников центробежных компрессоров ГПА ВХ2-2,5/1,15.

8. Результаты исследований использованы при проектировании и создания ряда вихревых компрессорных машин.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Бондаренко Ю.А. Исследование вихревых компрессорных машин с периферийно-боковым каналом: Дис. канд. техн. наук: 05.04.03. - Л., 1969.

2. Осепьян Л.С. Исследование влияния геометрии меридионального сечения проточной части и входного угла лопаток рабочего колеса на эффективность ступени вихревого компрессора: Дис. канд. техн. наук: 05.04.03. - Л., 1977.

3. Парафейник В.П., Рекстин Ф.С., Бондаренко Ю.А. Исследование влияния торцевых зазоров в ступени вихревого компрессора на эффективность его работы //Химическое и нефтяное машиностроение. 1979. 8. С.7-8.

4. Парафейник В.П., Соколов С.Г., Бондаренко Ю.А., Рекстин Ф.С. Исследование влияния геометрии некоторых элементов проточной части на эффективность вихревого компрессора. Конструирование, технология и эксплуатация компрессорных машин различного назначения: Тр. 4-й Всесоюз. науч.-техн. конф. - Сумы, 1976. С.127-130.

5. Виршубский И.М. Исследование вихревых нагнетателей судовых систем с целью оптимизации основных геометрических параметров проточной части: Дис. канд. техн. наук: 05.08.05. - Николаев. 1979.

6. Хмара В.Н. Вихревые вакуум-компрессоры: Учебное пособие. - М.: Изд. МВТУ им Н.Э. Баумана, 1979.

7. Анохин В.Д. Исследование вихревого вакуум-компрессора: Дис. канд. техн. наук: 05.04.06. - Л., 1975.

8. Бурлай В.В. Исследование влияния охлаждения на эффективность вихревого вакуум-компрессора: Дис. канд. техн. наук: 05.04.06. - Л., 1980.

9. Хмара В.Н., Радугин М.А. Исследование рабочих колес вихревых нагнетателей с периферийным каналом //Химическое и нефтяное машиностроение. 1980. 9. С.20-21.

10. Виршубский И.М., Рекстин Ф.С., Шквар А.Я. Вихревые компрессоры.-.Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988.

11. Пат. 816 Украина, МПК⁷ F04D17/06, F04D29/28, F04D5/00. Проточна частина багатоступеневого компресора / В.С. Марцинковский, В.Г. Гриценко, С.М. Ванеев; Заявлено 07.02.2000; Опубл. 15.05.2001.

12. Ванеев С.М., Гриценко В.Г. Создание вихревых компрессорных машин //Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1988. № 11.

13. Ванеев С.М., Марцинковский В.С., Гриценко В.Г. Вихревые турбомашины для сжимаемых сред //Компрессорная техника и пневматика. 2002. № 3. С. 2-7.

14. Ванеев С.М., Марцинковский В.С., Парафейник В.П., Сергеев В.Н. Состояние развития и области применения вихревых компрессоров //Компрессорная техника и пневматика в XXI веке: XIII МНТК по компрессоростроению. - Сумы: изд-во СумГУ, 2004. Т. 1. С. 241-253.

15. Ванеев С.М., Паненко В.Г., Данилейко В.И., Данилейко А.В., Безпалько В.П., Шкурко А.И. Проектирование системы наддува торцовых газодинамических уплотнений центробежных компрессоров //Труды XIV МНТК по компрессорной технике. - Казань: изд-во «Слово», 2007. С. 286-294.

16. Ванеев С.М., Паненко В.Г., Данилейко В.И. Вихревые компрессоры систем наддува торцовых газодинамических уплотнений компрессоров ГПА //Промислова гідравліка і пневматика. 2007. № 3. С. 52-56.

Размещено на Allbest.ru