Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” icon

Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів”




Скачати 274.69 Kb.
НазваМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів”
Дата10.07.2012
Розмір274.69 Kb.
ТипДокументи

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичних занять

з дисципліни “Спеціальні типи компресорів”

для студентів денної форми навчання з напряму підготовки

6.050604 «Енергомашинобудування»


Суми

Вид-во СумДУ

2008


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


До друку та в світ

дозволяю на підставі

"Єдиних правив", п. 2.6.14


Заступник першого проректора -

начальник організаційно-

методичного управління В.Б. Юскаєв


^ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичних занять

з дисципліни “Спеціальні типи компресорів”

для студентів денної форми навчання з напряму підготовки

6.050604 «Енергомашинобудування»


Усі цитати, цифровий,

фактичний матеріал

і бібліографічні

відомості перевірені,

написання одиниць

відповідає стандартам


Укладачі: Ю.М. Вертепов

С.М. Ванєєв

Відповідальний за випуск Г.А. Бондаренко

В.о. декана інженерного факультету О.Г. Гусак


Суми

Вид-во СумДУ

2008


Навчальне видання


^ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичних занять

з дисципліни “Спеціальні типи компресорів”

для студентів денної форми навчання з напряму підготовки

6.050604 «Енергомашинобудування»


Відповідальній за випуск Г.А. Бондаренко

Редактор Н.В. Лисогуб

Комп’ютерне верстання О.В. Казбан


Підп. до друку 16.10. 2008, поз.

Формат 6084/16. Папір офс. Гарнітура Times New Roman Cyr.Друк офс.

Ум. друк. арк. Обл.-вид.арк.

Тираж 40 пр. Собівартість вид. 1 грн. 07 к.

Зам. №


Видавництво СумДУ при Сумському державному університеті

40007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2

Свідоцтво про внесення суб’єкта видавничої справи до Державного реєстру

ДК № 3067 від 17.12.2007.

Надруковано у друкарні СумДУ

40007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2.

Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” для студентів денної форми навчання напряму підготовки 6.050604 «Енергомашинобудування»/ Укладачі: Ю.М. Вертепов, С.М. Ванєєв - Суми: Вид-во СумДУ, 2008.- 32 с.


^ КАФЕДРА ТЕХНІЧНОЇ ТЕПЛОФІЗІКИ


ВСТУП

Дані методичні вказівки призначені для розширення і закріплення студентами теоретичних знань, які вони одержали при вивченні розділів дисциплін "Спеціальні типи компресорів", "Холодильні машини", "Об’ємні компресори", "Турбокомпресори", і набуття практичних навичок при розрахунку різних типів компресорів і вакуумних насосів об’ємної і динамічної дії із внутрішнім, частково внутрішнім і зовнішнім стисненням.


  1. ^ ВОДОКІЛЬЦЕВІ МАШИНИ


Задача 1.1

Для водокільцевого вакуумного насоса простої дії з осьовим газорозділенням продуктивністю = 3 м3/хв і тиском всмоктування рвс = 0,02 МПа визначити колову швидкість на виході колеса, розміри робочого колеса, корпусу і ексцентриситет, якщо частота обертання n = 1450 об/хв, втулкове відношення колеса = 0,45; мінімальний зазор між колесом і корпусом  = 0,002 м, число лопаток z = 16, відносна товщина лопаток = 0,035, відносна ширина робочого колеса = 1, відносне занурення лопаток у водяне кільце = 0,02, кут виходу лопаток 2 = 135о, кут конусності втулки колеса = 6о, температура води, що подається в машину, = 300 К. Торцеві зазори = 0,00025 м.


Розв’язання

Коефіцієнт подачі = 0,58 [1], (табл. 2.1, с. 5). Температурний коефіцієнт КТ = 0,84 [1] (табл. 2.1, с. 6). Коефіцієнт захаращування робочої порожнини лопатками колеса (для литих коліс = 0,65-0,75). Зовнішній радіус колеса, м, дорівнює

3

.

Коефіцієнт, що враховує вплив геометрії колеса на створюваний машиною напір, дорівнює

,

де - безрозмірний комплекс.

Знаходимо безрозмірний комплекс .

Відносний ексцентриситет дорівнює

(0,125-0,15).

Ексцентриситет машини дорівнює , м.

Ширина колеса , м.

Внутрішній діаметр корпусу , м.

Середній діаметр втулки дорівнює .

Мінімальний діаметр втулки дорівнює , м.

Середній діаметр лопатки дорівнює , м, де .

Радіус кривини лопатки дорівнює , м.

Радіус кола центрів кривини лопаток колеса дорівнює , м.

Радіус кривини втулки колеса, м, дорівнює .

4

Колова швидкість, м/с, на виході колеса , (16-18 м/с).


Задача 1.2

Для водокільцевої машини, щодо якої проводили обчислення у попередній задачі, визначити витрати води, що подається в машину, діаметр отвору для подачі зворотної води, кількість розвантажувальних клапанів при роботі на нерозрахунковому режимі і потужність приводного електродвигуна при передачі обертального моменту з вала електродвигуна через пружну муфту. Ізотермний ККД взяти таким; = 0,42, тиск нагнітання рн=0,1 МПа, густина води = 998 кг/м3.


Розв’язання

Об’ємна витрата води, що подається в машину, дорівнює дм3/хв [1] (с. 9).

Напір зворотної води при її витіканні через отвір із нагнітальної порожнини лобовини дорівнює , м.

Витрата зворотної води дорівнює , дм3/хв.

Площа прохідного перетину отвору для подачі зворотної води із нагнітальної порожнини лобовини в робочу порожнину машин , де = 0,6 – коефіцієнт витрати для отвору з гострими кромками.

Діаметр отвору дорівнює , м.

Кількість розвантажувальних клапанів дорівнює ,

5

де V = 0,05 Vд, м3/с – об’ємна витрата повітря, що пропускається з робочого об’єму;

= 22 м/с;

= 1,7 – коефіцієнт опору розвантажувального клапана;

- коефіцієнт витрати через клапан;

do – 0,004 м – діаметр отвору в сідлі клапана.

Споживча потужність, кВт, машини дорівнює

,

де V3/хв]; рвс[МПа].

Потужність приводного двигуна дорівнює

.


Задача 1.3

Для машини, щодо якої проводилися обчислення в задачі 2, визначити кутові розміри всмоктувального і нагнітального вікон і побудувати контур внутрішньої поверхні водяного кільця. Робоча порожнина за курсом повороту колеса складається з ділянок всмоктування, стиснення і нагнітання. Кутовий крок для визначення внутрішньої поверхні водяного кільця беремо
= 5-10о.


Розв’язання

Кут закриття всмоктувального вікна , а кут його закриття дорівнює. Кут закриття нагнітального вікна дорівнює . Кут відкриття нагнітального вікна вибирається за умови досягнення машиною

6

розрахункового ступеня стиснення. Контури зовнішніх кромок вікон будуються по контурах внутрішньої поверхні рідинного кільця.

Для ділянки всмоктування (при 0о180о) радіус, м, внутрішньої поверхні водяного кільця дорівнює

.

R = 0,5D – внутрішній радіус корпусу;

- безрозмірний комплекс, що залежить від кута повороту колеса .

Для ділянки стиснення (при 180огр) радіус внутрішньої поверхні водяного кільця дорівнює

, м.

де - відношення тисків у робочому елементі колеса, що відповідає його куту повороту . Воно визначається шляхом графічного розв’язання рівняння ,

де - найбільше розрахункове відношення тисків, створюване машиною; - безрозмірний комплекс, що залежить від кута .

В координатах у- будується ліва частина рівняння , потім по осі у відкладаються величини 2А2, і одержані точки з’єднуються прямими з точкою на осі , для якої при у=0 . Точки перетину цих прямих з кривою

7

визначають значення і радіуси для кожного кута . Кут гр визначається в точці дотику графіка на одній з вищезазначених прямих. Для розрахунку кута відкриття нагнітального вікна ст розраховується величина Amin за формулою .

За відповідною величиною ^ Amin безрозмірному комплексу Сmin знаходиться кут ст за формулою .

Внутрішня поверхня вікна профілюється радіусом , що проводиться від осі обертання колеса.

Для ділянки нагнітання (при гр360о) радіус внутрішньої поверхні водяного кільця визначається за формулою

, м.


  1. ^ МАШИНИ З ЧАСТКОВИМ ВНУТРІШНІМ СТИСНЕННЯМ


Задача 2.1

Для вакуумного насоса з частковим внутрішнім стисненням і продуктивністю за умови всмоктування V=0,2 м3/хв, тиском всмоктування рвс=0,4105Па і тиском нагнітання 105Па, температурою всмоктування Твс=300 К і коловою швидкістю на колі виступів ведучого ротора =48 м/с, числом виступів ведучого гвинта z1=2 і ведучого гвинта z2=2, параметром машини m=0,6 і коефіцієнтом відкачування (подачі) =0,6, відносною довжиною роторів Кl=3,5 з некоригованим одностороннім профілем визначити основні конструктивні розміри, частоту обертання роторів, кутові періоди зміни об’єму робочої порожнини гвинтів і коефіцієнт зовнішнього стиснення. Побудувати в зачепленні ротори вакуумного насоса.

8

Розв’язання

Коефіцієнт корисної площі торцевого перетину западин роторів дорівнює

Колова швидкість ВЩ ротора, м/с, на початковому діаметрі дорівнює .

Радіус початкового кола роторів

, м.

Радіус виступу ВЩ ротора (впадини ВМ ротора)
, м.

Міжосьова відстань А=2R, м.

Довжина роторів L=KLR, м.

Радіус виступів ВЩ ротора r1= R+ r, м.

Радіус впадин ВМ ротора дорівнює r= R - r, м.

Кутовий період зміни об’єму робочої порожнини ВЩ ротора .

Кутовий період зміни об’єму робочої порожнини ВМ ротора Т2=360о.

Коефіцієнт зовнішнього стиснення дорівнює

.

Частота обертання роторів , с-1.


9

Задача 2.2

Для вакуумного насоса з частковим внутрішнім стисненням, що був розрахований у попередній задачі, задаючись механічним ККД мех=0,85, відносним об’ємом робочої порожнини ведучого ротора в кінці процесу підтиснення Кпід=0,96 і відносним перекриттям ведучого ротора Кп=0,01, ККД передачі обертального моменту з вала двигуна на вал компресора пер=0,98, знайти індикаторну і механічну потужність і потужність приводного двигуна, а також кутову протяжність процесів стиснення і нагнітання в порожнині ведучого ротора при кутові перекриття П=2о. Показник політропи стиснення n=K=1,4.


Розв’язання

Кут початку процесу стиснення в порожнині ВЩ ротора

.

Кут кінця стиснення (початку нагнітання) дорівнює

.

Кутова тривалість процесу стиснення

.

Кут кінця нагнітання дорівнює



Кутова тривалість процесу нагнітання

.

Відносний ізольований об’єм дорівнює Ко = 0,137 [2]
(рис. 85, с. 132) при m = 0,6.

Відносний об’єм робочої порожнини ведучого ротора в кінці процесу стиснення дорівнює Кс = 0,3 [2] (рис. 86, с. 133) при m = 0,6.

10

Коефіцієнти .

Тиск вирівнювання, Па, дорівнює

.

Тиск внутрішнього стиснення, Па, дорівнює

.

Сумарний індикаторний тиск, Па, дорівнює

.

Індикаторна потужність, Вт, машини

.

Потужність механічних втрат, Вт, дорівнює

.

Ефективна потужність, Вт, .

Потужність приводного двигуна, Вт, .


3. МАШИНИ ТИПУ РУТс


Задача 3.1

Визначити основні розміри і споживчу потужність двороторного вакуумного насоса, що відкачує повітря з продуктивністю V = 0,5 м3/с, тиском всмоктування рвс=1,33 Па і тиском нагнітання рн=133 Па. Температура повітря Т=293, ротори і корпус виконані із алюмінієвого сплаву АЛ1, коефіцієнт

11

відкачування (подачі) = 0,5, колова швидкість на периферії роторів U2=40 м/с, відносна довжина роторів КL=3, частота обертання вала n=49 с-1, відношення радіуса ротора до радіуса початкового кола R/a=1,625, число лопатей на роторах z1=z2=2, лопаті прямі, коефіцієнт якості профілю =0,524; профілі роторів колові, пер=0,98, ККД машини = 0,5. Побудувати в зачепленні ротори з коловим і циклоїдально-коловим профілем.


Розв’язання

Зовнішній діаметр ротора , м.

Частота обертання вала .

Споживча потужність дорівнює

, Вт.

Потужність приводного двигуна дорівнює

, Вт.

Половина кута головки ротора дорівнює .

Радіус початкового кола , м.

Міжосьова відстань А = 2а, м.

Відстань від центра ротора до центра головки ротора

, м.

Радіус головки ротора , м.

Ширина впадини ротора , м.

Для побудови впадини ротора (її половини) задаються кутом в межах від = 0 до половини кута впадини (у нашому випадку = 26о) і розраховують координати впадини за формулами

12

,

.

Зв’язок між кутами і визначається рівнянням .

Результати зводимо в таблицю

о

х2, мм

у2, мм

о

х2, мм

у2, мм

о

х2, мм

у2, мм

0







9







18







1







10







19







2







11







20







3







12







21







4







13







22







5







14







23







6







15







24







7







16







25







8







17







26







Якщо профілі роторів циклоїдально-колові, їх впадини – це дуга кола радіусом r з центром на колі радіусом а = в.


Задача 3.2

Умова задачі аналогічна умові попередньої задачі, але відношення R/a=1,45, число лопаті на роторах z1=z2=3, коефіцієнт якості профілю =0,49, коефіцієнт відкачування (подачі) =0,51.


Розв’язання

Зовнішній діаметр ротора , м.

Частота обертання вала .

Споживча потужність дорівнює

, Вт;

Потужність двигуна дорівнює , Вт.

13

Половина кута головки ротора дорівнює .

Радіус початкового кола , м.

Міжосьова відстань А = 2а, м.

Відстань від центра ротора до центра головки ротора

, м.

Радіус головки ротора , м.

Ширина впадини ротора , м.

Побудова впадини ротора здійснюється за аналогічними до попередньої задачі формулами.


^ 4. ТРОХОЇДНІ КОМПРЕСОРИ


Задача 4.1

Визначити основні розміри трохоїдного компресора і його синхронізуючої передачі, а також потужність на валу компресора, що стискає повітря від тиску всмоктування рвс=1 кгс/см2 до тиску нагнітання рн=8 кгс/см2 з продуктивністю Vд = 0,4 м3/хв, якщо частота обертання ексцентрикового вала n=970 об/хв, параметр форми епітрохоїди К=5,7, коефіцієнт ширини ротора КL =3,6, передаточне відношення z=2, коефіцієнт подачі компресора =0,65, ефективний ККД е=0,7 [3].

Число подач за один оберт привідного вала .

Параметр Az дорівнює .

Ексцентриситет компресора дорівнює

, м.

Осьова ширина ротора , м.


14

Твірний радіус дорівнює а = К  е, м.

Середня швидкість ковзання, м/с, ущільнювальних елементів ротора .

Модуль зачеплення синхронізованої передачі, мм: . Беремо m [3].

Число зубців нерухомої шестерні .

Число зубців рухомої шестерні .

Діаметри ділення кола нерухомої шестерні , мм;

рухомої шестерні , мм.

Кут зачеплення

.

Ефективна потужність, кВт, трохоїдного компресора

.


^ 5. РОТАЦІЙНИЙ КОМПРЕСОР З РОТОРОМ, ЯКИЙ КОТИТЬСЯ


Задача 5.1

Для фреонового ротаційного компресора на хладоні R22 з ротором, який котиться, з продуктивністю Vд = 0,155 м3/с визначити розміри робочої порожнини і потужність електродвигуна, якщо тиск всмоктування рвс=0,2 МПа, тиск нагнітання рн=1,15 МПа, частота обертання ротора n=2880 об/хв., відносний ексцентриситет р=0,125, відносна довжина ротора Кр=0,5, електричний к.к.д. е=0,6,показник адіабати К=1,18; показник політропи оборотного розширення nр=1,09, відносний мертвий об’єм с=3% [5].

15

Розв’язання

Об’ємний коефіцієнт подачі

.

Коефіцієнт дроселювання др1.

Коефіцієнт підігрівання w= 0,87 для  = 5,75.

Коефіцієнт густини г = 0,9 при n = 50 с-1.

Коефіцієнт подачі компресора = с дрwг.

Радіус ротора , м.

Ексцентриситет , м.

Довжина ротора , м.

Висота лопаті Н = 5е, м.

Радіус циліндра , м.

Потужність двигуна

, кВт.


^ 6. РОТАЦІЙНО-ПЛАСТИНЧАСТІ МАШИНИ


Задача 6.1

Для ротаційно-пластинчастого вакуумного насоса знайти розміри робочої порожнини і середню швидкість ковзання пластин, якщо об’ємна продуктивність Vд = 0,32 м3/с, тиск всмоктування рвс=104 Па, тиск нагнітання рн=105 Па, число пластин z = 8; відносний ексцентриситет =0,1, відносна довжина ротора = 3,67, коефіцієнт подачі =0,7 [2], частота обертання ротора n=500 об/хв, кут нахилу пластин =15о, розвантажувальні кільця відсутні, відносна товщина пластин = 0,02.


16

Розв’язання

Кутовий розмір робочого елемента .

Коефіцієнт с дорівнює

.

Радіус циліндра дорівнює , м.

Середня колова швидкість ковзання пластин

, м/с.

Ексцентриситет дорівнює , м.

Довжина ротора , м.

Ширина пластини h= 0,4R, м.

Глибина паза в роторі hП = h+ 0,001, м.

Радіус ротора , м.

Товщина пластини , м.


Задача 6.2

Для вакуумного насоса з параметрами і розмірами з попередньої задачі визначити положення кромок вікон, ефективну потужність і механічний к.к.д., якщо пластини виконані з текстоліту з густиною =1500 кг/м3, коефіцієнт тертя пластин по циліндру 2=0,1, коефіцієнт тертя пластин у пазах ротора 2=0,1, адіабатно-індикаторний к.к.д. ад-інд = 0,88, коефіцієнт тертя у підшипниках кочення = 0,005.


Розв’язання

Кутова швидкість ротора , с-1.

Маса пластини , кг.


17

Кут закриття вікна всмоктування .

Кут відкриття нагнітального вікна

.

Кут закриття нагнітального вікна .

Кут відкриття всмоктувального вікна .

Індикаторна потужність, Вт, дорівнює

.

Потужність тертя, Вт, пластин по циліндру через сили інерції



Потужність на тертя, Вт, пластин в пазах ротора через сили інерції

.

Потужність тертя, Вт, пластин у пазах ротора через перепад тиску



Потужність на тертя, Вт, пластин по циліндру через перепад тиску

18



Середній індикаторний тиск, Па, дорівнює

.

Радіальні зусилля на підшипники

.

Потужність на тертя, Вт, у підшипниках кочення

.

де dв, м – середній діаметр підшипника кочення.

Потужність тертя, Вт, у насосі дорівнює

.

Ефективна потужність, Вт, машин

.

Механічний ККД вакуумного насоса .


^ 7. МЕМБРАННІ КОМПРЕСОРИ


Задача 7.1

Для азотного мембранного компресора продуктивністю
Vд=9 м3/год, тиском всмоктування рвс=0,1 МПа, тиском нагнітання рн=0,8 МПа, ходом поршня S = 0,05 м, частотою обертання колінчастого вала n = 24 с-1, коефіцієнтом подачі = 0,6 [4], об’ємом компенсаційного насоса Vc = 0,009 VГ і об’ємним к.к.д. насоса с= 0,8, ізотермним ККД із= 0,45 визначити конструктивні розміри і потужність приводного двигуна. Матеріал мембрани сталь Х18Н9Т, Е = 0,206106МПа; = 0,3; доп ц=155 МПа.


19

Розв’язання

Теоретична продуктивність компресора

м3/год; - об’єм, що описаний поршнем гідроприводу.

Об’єм, м3/год, описаний мембраною, дорівнює

.

Діаметр, м, поршня гідроприводу

.

Середня швидкість поршня, м/с, гідроприводу .

Відносний хід .

Товщина мембрани, м, дорівнює

,

де do = ,01 м – діаметр отвору під газові клапани (задаємо);

р=0,1 рн, МПа (задаємо).

Оскільки прогин мембрани малий, беремо параметр q =3, тоді для прогину в центрі мембрани о=0,003 м, радіус заділу мембрани, м, дорівнює

.

Радіус мембрани, м, в заділі

.

Задаємося числом отворів m. Умовна швидкість газу, м/с, в отворі


20



для всмоктувальних і нагнітальних клапанів.

Товщина обмежувального диска, м, дорівнює

,

де д = 100 МПа – допустима напруга матеріалу диска .

Задаємо для мембранного блоку діаметр болтів dб і їх кількість z.

Перевіряємо умови міцності болтів

=100 МПа.


^ 8. ЗОЛОТНИКОВИЙ ВАКУУМНИЙ НАСОС


Задача 8.1

Визначити основні розміри і потужність на валу плунжерного вакуумного насоса, який відкачує повітря з продуктивністю Vд = 20 дм3/с, тиском всмоктування рвс=20 КПа, тиском нагнітання рн=100 КПа. Частота обертання ротора
n = 16,25 с-1, відносна довжина ротора , відношення радіуса плунжера до радіуса циліндра , відносний ексцентриситет , ізотермний к.к.д. машини із=0,5.

Розв’язання

Радіус циліндра вакуумного насоса, м, дорівнює

.

Радіус плунжера дорівнює , м.

Довжина ротора дорівнює , м.

21

Ексцентриситет машини дорівнює, м: .

Ефективна потужність машин, кВт: .


^ 9. СПІРАЛЬНІ КОМПРЕСОРИ


Задача 9.1

Для спірального компресора сухого стиснення з евольвентними спіралями заданий крок спіралі t = 0,015 м, товщина ребра спіралі d = 0,004 м, висота спіралі h = 0,03, частота обертання рухомої спіралі n = 3000 об/хв, кут нагнітання
Н = 195о. Знайти теоретичний об’єм компресора і його геометричний ступінь стиснення.


Розв’язання

, м3/хв.

.


^ 10. ВИХРОВІ КОМПРЕСОРИ


Задача 10.1


Виконати попередній розрахунок вихрового компресора.

Послідовність попереднього розрахунку показана на прикладі створення повітряного вихрового компресора
[питома газова стала ^ R=287,1 Дж/(кгК); показник адіабати к = 1,4; температура на вході То=300К; тиск на вході ро = 0,1 МПа; масова продуктивність =0,333 кг/с; відношення тиску =3,0].

Насамперед визначаються об’ємна продуктивність , питома адіабатна робота стиснення в компресорі і швидкість звука за параметрами на вході ао:

; (1)


22

; (2)

. (3)

Згідно з вихідними даними, використовуючи залежність (1)-(3), можна одержати = 0,287 м3/с; = 111160 Дж/кг; = 347 м/с.

Потім вибирається діапазон змін варійованих параметрів: число ступенів і = 1, 2, 4; частота обертання ротора компресора
n = n1, n2,…, nm (n = 3000 - 24000 об/хв.); значення адіабатного коефіцієнта напору . Величина оптимального коефіцієнта напору визначається залежно від коефіцієнта швидкохідності і комплексу згідно із залежностями (4), (5) і повинна лежати в діапазоні  =1,3 - 3,5.

, (4)

(5)

У зв’язку з цим під час виконання попереднього розрахунку задають декілька значень 1, 2, 3 із вказаного діапазону і для кожного з них виконують розрахунки згідно з таблицею 10.1.

За одержаними даними будуємо залежність зовнішнього діаметра ротора від його частоти обертання для різного числа ступеней (рис. 10.1). На ці залежності необхідно внести обмеження за і .


Граничні частоти обертання ротора визначаються за формулою

.


23




Рисунок 10.1 – Залежність зовнішнього діаметра ротора повітряного вихрового компресора від його частоти

обертання n і числа ступеней і ( = 1,5)


Згідно із результатами розрахунку всі компоновочні схеми далі необхідно досліджувати за критерієм М, тому що Ми0,3. З цієї причини одержані у результаті попереднього розрахунку дані повинні бути відкориговані у процесі здійснення газодинамічного розрахунку. З таблиці 10.1 видно, що для = 1,5 при розробленні одноступінчастого компресора частота обертання ротора може змінюватися в діапазоні = 8 - 24 тис.об/хв, двхступінчастого - =4,8 - 14,3 тис. об/хв, чотириступінчастого - = 2,8 - 8,4 тис. об/хв.

На основі одержаних даних вибирається приводний двигун, а після цього – і компоновочна схема компресора.


Задача 10.2


Виконати термогазодинамічний розрахунок вихрового компресора.


25

Мета термогазодинамічного розрахунку вихрового компресора полягає у визначенні геометричних співвідношень проточної частини і параметрів, які характеризують її ефективність.

Розрахунок вихрового компресора виконується на основі регенеративної гіпотези. Згідно з цією гіпотезою, основу робочого процесу компресора складає упоряджений тривимірний рух потоку як в робочому колесі, так і в робочому каналі. Частинки робочого середовища рухаються від всмоктувального патрубка до нагнітального по складній спіралеподібній траєкторії і лопатки робочого колеса на відміну від інших машин динамічного стиснення, не один, а декілька разів взаємодіють з частинками газу.

На основі регенеративної гіпотези розроблена методика розрахунку вихрових компресорів, за допомогою якої можна спроектувати ступені з найбільш удосконаленою – криволінійною – формою меридіального перетину робочого каналу [6].

Вихідні дані для розрахунку: робоче середовище – повітря; об’ємна продуктивність - Ve=2 м3/хв; тиск всмоктування – рн=100 кПа і нагнітання рк = 115 кПа; температура повітря на всмоктуванні Тн=293 К; частота обертання ротора привода
n = 2950об/хв.

Алгоритм розрахунку

1. Густина газу на вході, кг/м3:

.

2. Масова продуктивність, кг/с:

M=Ve ∙?н.

3. Адіабатна робота стиснення, Дж/кг:

,

де k – показник адіабати, для повітря к = 1,4;

R –газова стала, R= 287 Дж/(кгК).


26

4. Коефіцієнт швидкохідності:

.

5. Безрозмірний комплекс у першому наближенні:

.

6. Адіабатний коефіцієнт напору у першому наближенні:

.

Коефіцієнт напору залежить від геометричних параметрів проточної частини компресора.

7. Колова швидкість у першому наближенні, м/с:

.

8. Зовнішній діаметр робочого колеса, м:

.

9. У першому наближенні відносний радіус беремо .

,

де Rц.т. – радіус центра ваги меридіального перетину робочого каналу.

10. Коефіцієнт витрати

.

11. Площа робочого каналу (меридіальний перетин), м2:

.

12. Безрозмірний комплекс у другому наближенні

.


27

13. Адіабатний коефіцієнт напору у другому наближенні

.

14. Умови продовження розрахунку

.

Якщо умова не виконана, переходимо на пункт 7 при 1=2.

15. Колова швидкість на ободі колеса, м/с:

.

16. Зовнішній діаметр колеса, м:

.

17. Критерій Маха

.

На відміну від відцентрових компресорів у вихровому компресорі на економічність ступені великий вплив чинить число Маха. Із зростанням числа Маха зменшується протяжність робочої ділянки, отже, знижується коефіцієнт напору ступені і спричиняє додаткові втрати, тому що по довжині робочого каналу густина значно змінюється.

18. Відносний крок лопаток

.

Величина оптимального кроку решітки знаходиться в діапазоні . Для компресорів задають . Збільшення числа лопаток призводить до зростання колової складової абсолютної швидкості потоку на виході з міжлопатевого каналу робочого колеса, а відповідно до збільшення напірності ступені. Також збільшується ефективність розмежування нагнітальної і всмоктувальної ділянок. Зменшення числа лопаток знижує втрати тертя і втрати, викликані впливом кінцевої товщини лопаток.

19. Коефіцієнт витрати у другому наближенні:

28

.

20. Площа одностороннього робочого каналу, м2:

.

21. Площа лопатки робочого колеса, м2:

.

22. Висота робочого каналу, м (див. рис. 10.2):

.

23. Висота лопатки робочого колеса, м:

.

24. Радіуси меридіального перетину проточної частини (див. рис. 10.2):

r1=0,4h, r2=0,5h, r3=0,7h.

25. Діаметр центра ваги меридіального перетину робочого каналу, м:

.

26. Відносний радіус

.

27. Умови продовження розрахунку

< 0,01.

Якщо умова не виконана, переходимо на пункт 20 при .

28. Крок лопаток, м:

.

29. Число лопаток

.

30. Ширина лопатки робочого колеса, м:

.

29

31. Ширина меридіального перетину робочого каналу, м:

.

32. Довжина роз’єднувача, м:

.

33. Кутова протяжність роз’єднувача, рад:

.




Рисунок 10.2 – Меридіальний перетин ступені з криволінійним

периферійно-боковим каналом


34. Адіабатний ККД



вибирається з таблиці 4.4 [6].

35. Адіабатна потужність компресора, Вт:

.

36. Споживана потужність компресора, Вт:

Nk=Nад/?ад


30

^ СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ


  1. Методические указания “Машины водокольцевые. Курсовое и дипломное проектирование”. – Сумы: Изд-во СумГУ, 2003. – 28с.

  2. Фролов Е.С. и др. Механические вакуумные насосы.- М.: Машиностроение, 1989.- 288с.

  3. Сухомлинов Р.М. Трохоидные роторные компрессоры.- Харьков.: Издательское объединение “Вища школа”, 1975.- 152с.

  4. Алтухов С.М., Румянцев В.А. Мембранные компрессоры. Москва.: Машиностроение, 1967.-128 с.

  5. Кошкин Н.Н. и др. Холодильные машины.- Л.: Машиностроение, 1985.- 510с.

  6. Виршубский И.М. Вихревые компрессоры. -Л.: Машиностроение, 1988.- 271с.



31

Схожі:

Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Термоекономічні розрахунки кліматичних установок”/ Укладачі: В. М. Арсеньєв,...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2506 методичні вказівки до практичних занять студентів з дисциплін “Газова динаміка” І
Методичні вказівки до практичних занять студентів з дисциплін “Газова динаміка” І “Спеціальні розділи теплофізики” напряму підготовки...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Гідрогазодинаміка”
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Гідрогазодинаміка” для студентів денної форми навчання напряму підготовки 050604...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Холодильні технології”
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Холодильні технології” для студентів денної форми навчання напряму підготовки...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки
Методичні вказівки до виконання практичних занять з курсу “Табличні процесори” для студентів спеціальності 080402
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів”
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів" для студентів денної форми навчання...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до виконання практичних занять з дисципліни “Тепловикористовуючі холодильні машини”
Тема 1 – Розрахунок параметрів циклу Чистякова-Плотнікова для тепловикористовуючої холодильної машини
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Спеціальні холодильні машини І установки кондиціонування повітря”
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Спеціальні холодильні машини І установки кондиціонування повітря”/...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМіністерство освіти І науки україНи Сумський державний університет
Методичні вказівки для проведення практичних занять та організації самостійної роботи студентів з дисципліни "Наукові дослідження...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” iconМетодичні вказівки до проведення практичних занять
Методичні вказівки до проведення практичних (семінарських) занять, самостійної роботи, виконання контрольних робіт із дисципліни...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи