Термогазодинамический расчет

Подготовка исходных данных

Состав газа: метан-95%; этан-5%

Мощность N = 16

Частота вращения ротора (двигатель НК-38СТ)

Давление: начальное

конечное

Температура: начальная

Скорости газа: начальная

конечная

1.Найдем молекулярные массы и показатели изоэнтропы компонентов сжимаемого газа [1,приложение]:

Таблица 1

Газ		k	r,%	Ткр, К	ркр,МПа
метан	16,042	1,31	0,95	190,5	4,493
этан	30,068	1,20	0,05	305,3	4,709

 

2.Газовая постоянная:

 

3.Рассчитаем показатель изоэнтропы сжимаемого газа:

 

4.Отношение давлений в компрессоре:

5.Коэффициент сжимаемости:

По таблице (приложение Г [1]) методом двойной интерполяции определил значения

z_нач (z_нач =0,91)

Рн, МПа	Рк, МПа	Тн, К	Пк	R, Дж/(кг*К)	N, МВт
4,5	7,45		1,655	496,60

 

k	z	Сн, м/с	Ск, м/с
1,3017	0,91

 

	D2, м	n, 1/с
-	-	88,3333

1.2 Расчет вариантов проточной части секции

 

Параметры ступеней

Таблица 2

	0,19		1,06	0,83
	0,24		1,06	0,83
	0,28		1,06	0,83

 

1.Число политропы:

 

2.Повышение температуры в односекционном компрессоре:

 

3.Политропный напор (удельная политропная работа) в односекционном

компрессоре

 

4.Коэффициент теоретического напора ступени

 

5.Коэффициент напора ступени

 

6.Принимаем предварительно

7.Предварительлное значение отношения диаметров

 

8.Число Маха на входе в рабочее колесо .

Примем

9.Предельно допустимая окружная скорость рабочего колеса

по числу Маха

 

10.Возьмём колесо сварно-паяное, изготовленное из сталей 07Х16Н6. Предельно допустимая окружная скорость рабочего колеса

11.Предварительное значение числа ступеней в односекционном компрессоре

 

12.Окончательно =3

 

13.Фактическая окружная скорость рабочего колеса

 

14.Абсолютная скорость на выходе из рабочего колеса первой ступени

 

15.Температурагаза на выходе из рабочего колеса первой ступени

 

16.Число Маха на выходе из рабочего колеса в пределе .

Выберем

 

17.Предельно допустимая окружная скорость рабочего колеса по числу Маха

 

18. Условие выполняется.

 

19.Фактическое число Маха

 

 

20.Фактическое число Маха М

 

21.Число Маха по окружной скорости (условное число Маха)

 

22.Угол выхода потока газа в абсолютном движении из рабочего колеса

 

23.Степень сжатия газа в сечении 2

 

 

24.Коэффициент загромождения сечения 2 лопатками.

Выбираем в пределах .Принимаем

 

25. Производительность КМ с газотурбинным двигателем:

 

Конструктивный параметр КП-3

п =5300 об/мин =88,333333 об/c

 

26. Относительная ширина рабочего колеса

 

 

27.Наружный диаметр рабочего колеса

 

 

28. Условный коэффициент расхода

 

Таблица 3

Величины	Размерность	Значения величин
	град
	-	0,83	0,83	0,83
	-
	м	0,755768	0,731511	0,703098
	-	0,075082	0,0658258	0,063835
	-	0,534	0,570	0,617
n	1/с	88,3333	88,3333	88,3333
	м/с	209,625	202,897	195,016
	-	0,29164	0,29515	0,298023
	-	0,31849	0,33521	0,35274
	-	0,50942	0,49307	0,47392
	град	17,38	22,34	21,74
	м/с	133,330	140,205	147,389
	К	298,027	297,546	297,017
	град	0,19	0,24	0,28
Ф 0		0,056867	0.062714	0.070629

 

Анализ результатов вариантных расчетов.

При расчете вариантов проточной части секции компрессора при разных углах числа Маха и окружная скорость не превышают допустимые значения.

Для обеспечения надежной и эффективной работы ЦК оптимальным углом выберем равный при n=5300 об/мин.

Расчет рабочих колес

 

Рассчитаем рабочие колеса компрессора, исходные данные которого следующие:

Диаметр рабочего колеса , м 0,731

Число оборотов n, об/с 88,3333

Число ступеней Х_к 3

Относительная ширина колеса 0,0658258

Количество лопаток z₁=z₂ 20

Окружная скорость рабочего колеса , м/с 202,897

Коэффициент теоретического напора ступени 0,648

Коэффициент расхода в сечении 2 0,24

Угол выхода лопатки в сечении 2 рабочего колеса , град 45

Коэффициента загромождения сечения 2 0,91

Начальная скорость потока , м/с 20

Конечная скорость потока , м/с 20

Начальная температура , К 288

Начальное давление , МПа 4,5

Конечное давление , МПа 7,45

Степень сжатия П_К 1,655

Газовая постоянная R, Дж/(кг·К) 496,6

Число политропы σ 3,587

Показатель изоэнтропы к 1,301

Объёмный расход , м³/с 5,34511

Угол потока в абсолютном движении в сечении 2 , град 22,34

Абсолютная скорость на выходе из рабочего колеса , м/с 140,205

Состав газа, %: метан, этан. 95;5