Расчет центробежного нагнетателя
Расчет центробежного нагнетателя: методические указания для студентов
Данное учебно-методическое пособие, разработанное для студентов Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана, представляет собой руководство по выполнению домашнего задания по дисциплине "Турбомашины низкотемпературной техники". Основная цель работы – освоение методики расчета и проектирования центробежного нагнетателя, являющегося ключевым компонентом компрессорных машин.
Цель и исходные данные расчета
Методические указания фокусируются на термогазодинамическом и конструкторском расчете одноступенчатого центробежного нагнетателя. В качестве исходных данных для расчета используются параметры, характеризующие состояние газа (давление и температура на входе, конечное давление), а также массовый расход газа и его свойства (газовая постоянная и показатель изоэнтропы). Целью расчета является определение ключевых характеристик, таких как параметры состояния газа и скорости в различных сечениях, геометрические параметры проточной части (рабочее колесо, диффузор, улитка), частота вращения ротора и мощность нагнетателя.
Алгоритм расчета и ключевые этапы
В пособии подробно описан алгоритм расчета, включающий в себя определение параметров состояния газа, скоростей в расчетных сечениях, размеров элементов проточной части и мощности нагнетателя. Особое внимание уделяется выбору конструктивных параметров, таких как политропный КПД, угол лопатки на выходе из рабочего колеса, приведенный диаметр колеса и угол установки лопаток диффузора. Расчет предполагает использование экспериментальных данных и графиков для определения коэффициентов и зависимостей.
Расчет основных узлов
В рамках методических указаний рассматривается расчет основных узлов нагнетателя: рабочего колеса, диффузора и улитки. При расчете рабочего колеса особое внимание уделяется определению окружной скорости, числа лопаток, коэффициента циркуляции и углов потока. Для диффузора представлены рекомендации по определению его геометрических параметров, включая входной и выходной углы лопаток, а также расчет потерь. Профилирование улитки рассматривается с использованием "конструкторского квадрата" и рекомендаций по выбору сечения улитки.
Дополнительные аспекты и рекомендации
Помимо основных расчетов, в пособии приводятся рекомендации по проектированию, выбору материалов и оценке влияния различных параметров на эффективность работы нагнетателя. Рассматривается влияние числа Маха на КПД и характеристики ступени, а также влияние относительной ширины рабочего колеса на его эффективность. В заключении представлены контрольные вопросы для самопроверки и список рекомендуемой литературы. Приложение содержит информацию по оформлению домашнего задания, включая требования к чертежам и графическому представлению результатов.
Расчет центробежного нагнетателя Методические указания к выполнению домашнего задания Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» В.П. Леонов
УДК 621.5 ББК 31.363 Л47 Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru по адресу: http://ebooks.bmstu.press/catalog/57/book1846.html Факультет «Энергомашиностроение» Кафедра «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения» Рекомендовано Редакционно-издательским советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия Леонов, В. П. Расчет центробежного нагнетателя. Методические ука- зания к выполнению домашнего задания / В. П. Леонов. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. — 29, [3] с. : ил. ISBN 978-5-7038-4924-8 Представлена методика термогазодинамического и конструкторского расчета центробежного одноступенчатого нагнетателя. Приведен расчет диффузора и улитки ступени нагнетателя. Для студентов, изучающих курс «Турбомашины низкотемпературной техники». УДК 621.5 ББК 31.363 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018 Оформление. Издательство ISBN 978-5-7038-4924-8 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018 Л47
Предисловие Предлагаемое издание представляет собой методические указания к выполнению домашнего задания по дисциплине «Турбомашины низкотемпературной техники» и предназначено для студентов, обучающихся по специальности 16.05.01 «Специальные системы жизнеобеспечения». После проведения рубежного контроля (первый модуль) выполняется домашнее задание и осуществляется его защита (второй модуль). В методических указаниях приведен алгоритм термогазодинамического расчета одноступенчатого центробежного нагнетателя. Результатом расчета является получение геометрических параметров проточной части нагнетателя. Представлен расчет основных узлов компрессора: рабочего колеса, диффузора и выходного устройства. Данный расчет применим также для расчета первой ступени многоступенчатой центробежной компрессорной машины. Представлены рекомендации по проектированию основных узлов проточной части нагнетателя — лопаточного диффузора и улитки. Приведенные расчеты и рекомендации по проектированию позволяют перейти к выполнению графической части домашнего задания — проработке эскизов проточной части машины. Материал, приведенный в методических указаниях, дает возможность студенту изучить и грамотно пользоваться терминологией и основными понятиями низкотемпературной техники. Умения и навыки студентов, полученные в результате усвоения учебного материала, могут быть применимы при дальнейшем изучении на старших курсах циклов холодильных и криогенных установок, циклов системы кондиционирования воздуха самолетов и др. Вопросы для самоконтроля, приведенные в методических указаниях, позволяют более полно усвоить учебный материал.
ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКИЙ РАСЧЕТ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО НАГНЕТАТЕЛЯ Рекомендации к выполнению домашнего задания Цель работы — овладение методикой расчета и проектирования основных и вспомогательных узлов центробежного нагнетателя как первого и необходимого этапа проектирования центробежных компрессорных машин, изучаемых в рамках дисциплины «Турбомашины низкотемпературной техники». Данными для расчета нагнетателя являются давление н, p МПа (бар), и температура н T , K, в начале процесса сжатия конечное давление к, p МПа, а также массовый расход m , кг/с. Должны быть также известны значения параметров, характеризующих род газа, — газовой постоянной R и показателя изоэнтропы k. Цель расчета — определение следующих характеристик: параметров состояния газа и скоростей в расчетных сечениях — на входе в рабочее колесо и на выходе из него, на входе в диффузор и на выходе из него; окружной скорости и диаметра рабочего колеса, частоты вращения ротора; размеров элементов проточной части рабочего колеса, диффузора и улитки; мощности нагнетателя. При расчете необходимо на основании экспериментальных данных исходя из конструктивных или расчетных соображений задать ряд величин, например таких как политропный КПД ПЛТ η , угол лопатки при выходе из колеса 2л β , приведенный диаметр ко леса , d угол установки 4 α лопаток диффузора при выходе и др. Определение размеров элементов проточной части рабочего колеса обычно выполняют, используя средние значения скоростей в них. Поскольку при этом не учитывают наблюдаемую в действительности неравномерность распределения скоростей по сечению в канале рабочего колеса (рис. 1), результаты расчетов получаются приближенными.
Похожие