Методика определения газодинамических, конструктивных параметров и эффективности осерадиальных рабочих колес промышленных центробежных компрессоров

• Автор: Смагоринский, Алексей Маркович
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 287 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Условные обозначения Введение
1. Обзор и анализ задач, возникающих в связи с требованиями модернизации существующих и совершенствования вновь создаваемых промышленных центробежных компрессоров
2. Определение диапазона параметров проточной части рабочих колёс, в пределах которого могут решаться поставленные задачи по модернизации
3. Разработка методики исследования, включающая обзор и обобщение экспериментальных данных. Разработка методики приближённого расчёта вторичных потерь
3.1 Модель расчёта потерь трения
3.2 Модель расчёта диффузорных потерь
3.2.1 Потери отрыва на выходе из рабочего колеса
3.2.2 Диффузорные потери в межлопаточном канале
3.3 Модель расчёта вторичных потерь. Неучтённые потери
4. Расчётно-теоретическое исследование влияния различных газодинамических и конструктивных параметров на эффективность проточной части рабочих колёс
4.1 Влияние числа лопаток рабочего колеса на структуру потока и потерь
4.2 Влияние теоретического коэффициента напора РТ на эффективность рабочих колёс
4.3 Влияние условного коэффициента расхода Фр на структуру потока и составляющие потерь
4.3.1 Варьирование Фр изменением ширины проточной части
в меридиональном сечении
4.3.2 Варьирование Фр при постоянном объёмном расходе в рабочем колесе

4.4 Влияние относительной ширины рабочего колеса на выходе на структуру потока и составляющие потерь
4.5 Влияние числа маха Ми на эффективность рабочих колёс
4.6 Исследование эффективности рабочих колёс с различной протяжённостью входного осевого участка
5. Экспериментальное исследование ступеней с осерадиальными
рабочими колёсами
5.1 Экспериментальные исследования осерадиальных колес с разной диффузорностью и различными коэффициентами
расхода и напора
5.2 Экспериментальные исследования осерадиальных колёс с разным меридиональным контуром и различной
диффузорностью
5.3 Экспериментальные исследования осерадиальных колёс с различными коэффициентами расхода и разной диффузорностью
6. Сравнения экспериментальных и расчётных значений к.п.д.
осерадиальных рабочих колёс
7. Выводы и рекомендации по профилированию проточной части осерадиального центробежного колеса
8. Разработка базы данных по эффективности осерадиальных рабочих колёс для промышленных центробежных компрессоров
9. Разработка проточных частей с осерадиальными рабочими колёсами для различных вариантов модификации промышленных центробежных компрессоров
Заключение
Литература

Условные обозначения
V, (3 — объёмная производительность (объёмный расход); т - массовая производительность (массовый расход);
N — мощность;
г| - коэффициент полезного действия; л - степень повышения давления; р - плотность газа;
Я - удельная газовая постоянная, Дж/кг*К; к - показатель изоэнтропы (адиабаты); р - давление газа;
Т - температура газа;
АТ - повышение температуры газа при сжатии в рабочем колесе; р - плотность газа; ср - удельная теплоёмкость газа;
Ь - напор, т.е. изменение удельной работы на участке между рассматриваемой точкой (сечением) и начальным сечением;
Ь№, ЛЬ - потери напора; с — скорость газа в абсолютном движении; лу - скорость газа в относительном движении; и - окружная скорости;
У— символическое обозначение распределения скоростей невязкого потока;
X - коэффициент трения;
V - кинематическая вязкость;
Яе - число Рейнольдса;
М - число Маха;
С, - коэффициент потерь;
ртр - коэффициент потерь дискового трения;
Р„р - коэффициент внутренних протечек;

3.1 Модель расчёта потерь трения
В круговых решётках ц.к.м. потери трения на ограничивающих поверхностях определяют совместно с потерями трения на лопатках. Таким образом, потери трения невязкого потока на поверхностях межлопаточных каналов Ьотр можно оценить согласно формуле Дарси — Вейсбаха, которая в общем случае выглядит следующим образом:
где с!г = 417и — гидравлический диаметр (Р — площадь проходного сечения, и — периметр по границе сечения), лу ср — относительная скорость на средней линии межлопаточного канала; 1 — длина лопатки на средней о.п.т. от входного (1) до выходного участка (2); X - коэффициент сопротивления (трения), зависящий в общем случае от относительной шероховатости, числа Рейнольдса, турбулентности потока, степени развития пограничного слоя и т.п.
Коэффициент сопротивления X выбирался на основе экспериментальных данных, определённых для шероховатых труб. Такого рода сведения достаточно широко представлены в различных научных и учебных изданиях. Наиболее известными являются зависимости коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса для круглой трубы по данным Никурадзе, охватывающие широкий диапазон изменения числа Яе (ламинарное течение [Яе = 500...2500], турбулентное течение гидравлически гладких [Яе = 2500... 105] и шероховатых [Яе > 105 - автомодельная область] труб). В п.ц.к, как правило, поток газа соответствует автомодельной области (Яе > 105) турбулентного течения, при котором коэффициент X зависит только от относительной шероховатости поверхности и не зависит от числа Яе. В связи с этим более удобен для использования график зависимости коэффициента сопротивления X от числа Яе для шероховатых труб, представленный на рис.3.1.1, который достаточно широко охватывает автомодельную область течения [18].

(3.1.1)