Испытания и расчет центробежного компрессора | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Михайлова А. Б., Ахмедзянов Д. А., Проскурина Н. Б. Испытания и расчет центробежного компрессора // Молодой ученый. — 2010. — №1-2. Т. 1. — С. 82-85. — URL https://moluch.ru/archive/13/1036/ (дата обращения: 18.08.2018).

В последнее время проявляется большой интерес к центробежным компрессорам. Возможность достижения в них высоких степеней повышения давления при небольшой осевой протяженности и массе компрессора и двигателя отодвинула на второй план такой недостаток центробежного компрессора, как более низкий КПД, по сравнению с осевым компрессором [1-5].

Принцип действия центробежного компрессора сопоставим с принципом действия осевого компрессора, но с одним существенным различием: в центробежном компрессоре поток воздуха входит в рабочее колесо вдоль оси двигателя, а в рабочем колесе происходит поворот потока в радиальном направлении. Таким образом, в рабочем колесе за счёт центробежной силы создаётся дополнительный рост полного давления. То есть частицы рабочего тела получают дополнительную кинетическую энергию.

Рабочее колесо центробежного компрессора представляет собой диск или же сложное тело вращения, на котором установлены лопатки, расходящиеся от центра к краям диска. Межлопаточный канал в центробежном рабочем колесе, так же, как и в осевом — диффузорный. По типу используемых лопаток рабочие колеса классифицируются на радиальные (профиль лопатки ровный) и реактивные (профиль лопатки изогнутый). Реактивные рабочие колеса обладают более высокими КПД и степенью повышения давления, но сложнее в изготовлении, и, как следствие – дороже. Поток газа попадает в рабочее колесо центробежного компрессора, где частицам газа передаётся кинетическая энергия вращающегося колеса, диффузорный межлопаточный канал производит торможение движения частиц газа относительно вращающегося колеса, центробежная сила придаёт дополнительную кинетическую энергию частицам рабочего тела и направляет их в радиальном направлении. После выхода из рабочего колеса частицы рабочего тела попадают в диффузор, где происходит их последующее торможение, с преобразованием их кинетической энергии во внутреннюю.

На рис. 1-3 представлен стенд для испытания центробежного компрессора. Стенд имеет два управляющих фактора: частоту вращения и расход воздуха.

Основные технические характеристики стенда.

1. Расход воздуха, л/с (кг/с)                                      50 (0,063)

2. Степень повышения давления                             1,5

3. Эффективный КПД                                               0,75

4. Габаритные размеры, мм   

          длина                                                               1000

          ширина                                                            500

          высота                                                              1750 

            На рис. 1 приведено изображение рабочего колеса центробежного компрессора.

Рис. 1. Испытательный стенд

 

Рис. 2. Рабочее колесо


 

 

 

 

Рис. 3. Схема стенда для испытаний центробежного компрессора

 


 

Методика расчета центробежного компрессора реализована в разработанной авторами системе моделирования COMPRESSOR. Модель компрессора (рис. 4) была идентифицирована в системе. Результаты расчета приведены на рис. 5-6.

Рис. 4. Схема центробежного компрессора в системе моделирования

 

Рис. 5. Проточная часть центробежного компрессора

Рис. 6. Треугольник скоростей

 

            По результатам расчета можно судить, что они соответствуют реальной картине.

Выводы

Таким образом, в разработанной авторами системе моделирования COMPRESSOR можно рассчитывать центробежный компрессор (включая рабочее колесо, лопаточный и безлопаточный диффузоры), проводить построение меридионального сечения проточной части, а также строить треугольники скоростей. Полученные результаты подтвердили адекватность системы.

Литература

1.       Ржавин Ю.А. Осевые и центробежные компрессоры двигателей летательных аппаратов. Теория, конструкция и расчет: Учебник. – М.: Изд-во МАИ, 1995. – 344с.

2.       Белоусов А.Н., Мусаткин Н.Ф., Радько В.М., Кузьмичёв В.С. Проектный термогазодинамический расчет основных параметров авиационных лопаточных машин; Самар. гос. аэрокосм. ун-т, 2006. – 316 с.

3.       Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин: Учеб. для авиац. вузов и фак. – М.: Машиностроение, 1970. – 610 с.

4.       Ахмедзянов Д.А., Козловская А.Б., Кривошеев И.А. /Система моделирования компрессоров авиационных ГТД (COMPRESSOR)/ Свидетельство об официальной регисрации № 2009612688 , Роспатент, Москва. – 2009.

5.       Холщевников К.В. Методика расчета центробежного компрессора (пособие для курсового проектирования). – М.: Стеклография МАИ, 1950. – 43 с.

 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ.

 

 

Основные термины (генерируются автоматически): центробежный компрессор, рабочее колесо, COMPRESSOR, рабочее тело, повышение давления, система моделирования, дополнительная кинетическая энергия, кинетическая энергия, осевой компрессор, проточная часть.


Похожие статьи

Оптимизация процесса проектирования центробежной ступени...

Aungier Ronald H. Centrifugal compressors: a strategy for aerodynamic design and analysis.

Основные термины (генерируются автоматически): CFD, PLM, ступень, центробежная ступень, проточная часть, рабочее колесо, отдел прочности, скорость, рабочее тело, входной участок.

Расчёт предпомпажных состояний газотурбинной установки

Первая – ступень низкого давления компрессора.

Любой осевой или центробежный компрессор, работающий на природном газе, характеризуется

2. Функциональный модуль антипомпажного регулирования Series 4. – Des Moines: Compressor Controls Corporation, 1995.

Центробежный фреоновый компрессор для системы...

Входящий фреон, имеющий низкие температуру и давление, поступает на рабочее колесо, где сжимается до промежуточного давления.

В улитке некоторая часть кинетической энергии превращается в дополнительную потенциальную энергию.

Анализ нагрузок, действующих на элементы конструкции ГТД

Обычно, рабочее колесо (РК) компрессора состоит из рабочей лопатки (РЛ), хвостовика и диска.

Осевая сила, действующая на проточную часть НА осевой ступени компрессора (рис. 6)

Методика определения границы устойчивой работы осевого...

В системе имитационного моделирования COMPRESSOR реализована методика построения характеристик осевых многоступенчатых компрессоров путем «сложения характеристик» отдельных ступеней.

Моделирование влияния угла установки входного направляющего...

Таким образом, показана возможность получать характеристики осевых компрессоров в широком диапазоне (в том числе с учетом изменения угла установки ВНА) в системе моделирования COMPRESSOR.

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Key words: turbine, parameter, power, management, setting, air, compressor, temperature, camera, efficiency.

Тем не менее, оказывается, что понижение давления воздуха на входе компрессора на 10

Еще меньше влияет изменение влагосодержания рабочего тела.

Особенности проектирования малоразмерных энергетических...

Рис. 5. Модель центробежного компрессора в системе моделирования COMPRESSOR [4]. На рис. 6 представлены результаты проектировочного расчета центробежного компрессора в СИМ COMPRESSORпроточная часть центробежного компрессора, состоящая из...

Анализ закономерностей влияния запыленности воздуха на...

Принимая радиальную скорость на входе в первое рабочее колесо , выразим радиальную скорость частицы в любой точке S.

Рис 2. Определение границы запыленной зоны в компрессоре ГСВ- 95 в проточной части.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Оптимизация процесса проектирования центробежной ступени...

Aungier Ronald H. Centrifugal compressors: a strategy for aerodynamic design and analysis.

Основные термины (генерируются автоматически): CFD, PLM, ступень, центробежная ступень, проточная часть, рабочее колесо, отдел прочности, скорость, рабочее тело, входной участок.

Расчёт предпомпажных состояний газотурбинной установки

Первая – ступень низкого давления компрессора.

Любой осевой или центробежный компрессор, работающий на природном газе, характеризуется

2. Функциональный модуль антипомпажного регулирования Series 4. – Des Moines: Compressor Controls Corporation, 1995.

Центробежный фреоновый компрессор для системы...

Входящий фреон, имеющий низкие температуру и давление, поступает на рабочее колесо, где сжимается до промежуточного давления.

В улитке некоторая часть кинетической энергии превращается в дополнительную потенциальную энергию.

Анализ нагрузок, действующих на элементы конструкции ГТД

Обычно, рабочее колесо (РК) компрессора состоит из рабочей лопатки (РЛ), хвостовика и диска.

Осевая сила, действующая на проточную часть НА осевой ступени компрессора (рис. 6)

Методика определения границы устойчивой работы осевого...

В системе имитационного моделирования COMPRESSOR реализована методика построения характеристик осевых многоступенчатых компрессоров путем «сложения характеристик» отдельных ступеней.

Моделирование влияния угла установки входного направляющего...

Таким образом, показана возможность получать характеристики осевых компрессоров в широком диапазоне (в том числе с учетом изменения угла установки ВНА) в системе моделирования COMPRESSOR.

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Key words: turbine, parameter, power, management, setting, air, compressor, temperature, camera, efficiency.

Тем не менее, оказывается, что понижение давления воздуха на входе компрессора на 10

Еще меньше влияет изменение влагосодержания рабочего тела.

Особенности проектирования малоразмерных энергетических...

Рис. 5. Модель центробежного компрессора в системе моделирования COMPRESSOR [4]. На рис. 6 представлены результаты проектировочного расчета центробежного компрессора в СИМ COMPRESSORпроточная часть центробежного компрессора, состоящая из...

Анализ закономерностей влияния запыленности воздуха на...

Принимая радиальную скорость на входе в первое рабочее колесо , выразим радиальную скорость частицы в любой точке S.

Рис 2. Определение границы запыленной зоны в компрессоре ГСВ- 95 в проточной части.

Задать вопрос