1.РАСЧЕТ И ПОДБОР ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
| Последняя цифра | P1 МПа |
Q л/с |
Z1 м |
Z2 м |
to °C |
a м |
b м |
c м |
d м |
L3 м |
L4 м |
L5 м |
L6 м |
| 5
|
0.11 | 27 | 10 | 62 | 75 | 1.6 | 1.2 | 6 | 350 | 85 | 75 | 125 | 80 |
Рассчитываем систему трубопроводов.
И подбираем центробежный насос для откачки воды с температурой to
из резервуара, находящегося под давлением Р1, в резервуар связанный с атмосферой, при производительности Q. Определяем уровень воды в резервуаре, обеспечивающий самотечную непрерывную подачу воды в резервуар при действительной подаче насоса. По результатам насоса строим график распределения давления вдоль самотечного трубопровода. Вычерчиваем чертеж рабочего колеса.
Скорость воды υ1
= 0.56 во всасывающем трубопроводе
Диаметр всасывающего трубопровода
Скорость воды υ1
= 0.86 в нагнетательном трубопроводе
Диаметр нагнетательного трубопровода
Для построения характеристики трубопровода, подбора насоса и последующего определения рабочей точки при работе центробежного насоса на данную систему трубопроводов определяем манометрический напор Hм
.
где
Сумма гидравлических сопротивлений
Дополнительные данные.
P2 МПа |
g м/c² |
ρ кг/м³ |
ν 10-6
м²/с |
ζ вх | ζ пов | ζ вт | ζ кол |
| 0.1 | 9.8 | 972 | 0.390 | 0.5 | 0.15 | 5 | 0.5 |
Для нахождения гидравлического сопротивления находим:
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающей линии трубопровода.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на нагнетательной линии трубопровода.
Определяем коэффициент Дарси, для чего находим число Рейнольдса на всасывающей и нагнетательной линии трубопровода.
Длинны всасывающего и напорного трубопроводов.
Задаваясь значениями Q определяем значение манометрического напора
| Q | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| Hм
|
72 | 72.12 | 72.48 | 73.04 | 73.93 | 75.02 | 76.35 |
| Марка насоса | Подача л/с | Напор м ст. жидкости | Частота об/мин вращения | Мощность двигателя кВт |
| 4К-6 | 24.5 | 87 | 2920 | 55 |
Выбираем марку насоса 4К-6
График зависимости H от Q
Находим площади сечений трубопроводов.
Находим скорость потока.
Определяем напор H
Предварительно находим сумму местных сопротивлений.
Для построения графика распределения потерь напора по длине трубопровода подсчитываем потери напора на каждом из его участков отдельно.
2 Расчет ступени центробежного компрессора.
Исходные данные:
| Pн, МПа | Рк, МПа | tн, °C | Vн, м3
/с |
| 0.2 | 0.4 | 10 | 7 |
Дополнительные данные:
| Ср | С1 | R | k | Cv |
| 1.005·103
|
110 | 287 | 1.4 | 718 |
Понижение температуры при адиабатическом расширении вследствие увеличения скорости воздуха от С=0 ди С1
Температура на входе в рабочее колесо.
Давление при входе на лопатки рабочего колеса.
Задаваясь величиной политропического КПД находим
ηпол=0.84
Из уравнения находим показатель политропы.
n=1.57
Температура воздуха в конце процесса сжатия.
Работа политропического сжатия
Принимаем газодинамический КПД
Принимаем угол лопаток на входе в рабочее колесо
Угол лопаток при выходе из рабочего колеса
Принимаем число лопаток
Принимаем коэффициент расхода для лопаточного диффузора
Число лопаток.
где:
Коэффициент закручивания при бесконечном числе лопаток.
Коэффициент циркуляции по формуле Стодолы.
Коэффициент напора.
Эффективная работа ступени.
где:
Окружная скорость рабочего колеса на выходе.
Окружная скорость рабочего колеса на входе.
Относительная скорость входа.
Уточняем скорость потока при выходе на лопатки рабочего колеса.
Расчет выполнен верно.
Отношение удельных объёмов.
Принимаем величину , а утечки
Диаметр входа в колесо.
Принимаем
Наружный диаметр колеса.
Частота вращения нагнетателя.
Диаметр втулки.
Диаметр вала в самой тонкой его части.
Соотношение рабочей и критической частоты вращения.
где число ступеней.
Принимая толщины концов лопаток определим коэффициенты стеснения сечений.
Элементы треугольника скоростей выхода.
Скорость выхода из колеса.
Угол выхода.
Внутренний КПД.
где
Отношение удельных объемов.
где
Ширина лопаток на входе, радиальный вход
Ширина лопаток на выходе.
Проверка:
Радиус лопатки рабочего колеса.
Радиус начальной окружности.
Углы раскрытия канала:
На радиусе R1
На радиусе R2
Определение основных размеров лопаточного диффузора
.
Без лопаточные диффузоры применимы при и а
лопаточные диффузоры при и
принимаем без лопаточные.
Начальный и конечный диаметры диффузора:
Осевая ширина диффузора.
Входной угол лопаток
где
Приняв угол лопаток на выходе из диффузора вычисляем число лопаток диффузора.
где
Радиус кривизны лопаток диффузора.
Углы раскрытия канала:
На радиусе R3
На радиусе R4
Отношение удельных объёмов (определяется из уравнения )
Коэффициент стеснения сечения.
Скорость воздуха на выходе из диффузора.
Определение основных размеров без лопаточного диффузора.
Соотношение диаметров
Ширина диффузора принимается постоянной и близкой к ширине рабочего колеса.
Угол раскрытия эквивалентного конического диффузора (в град) определяется из соотношения.
Коэффициент потерь в без лопаточном диффузоре.
Расчетная величина потерь.
Задаемся отношением плотностей с последующей проверкой.
Скорость на выходе из диффузора.
Радиальная и окружная составляющие абсолютной скорости на выходе из диффузора определяются из параллелограмма скоростей.
Степень повышения давления в диффузоре.
Определяем показатель политропы сжатия из уравнения.
откуда получаем n = 1.03
Проверяем принятое соотношение
Приведенное давление.
Температура реального газа после диффузора.
где z- коэффициент сжимаемости.
Политропический КПД диффузора.
Зависимость между радиусом улитки и углом поворота сечения при
где начальный радиус улитки
Задаваясь рядом значений строим график по которому затем определяем . Начало разворота улитки
| 9.51 | <10.9 | 12.6 | 17.9 | 21.7 | 22.09 | 38.6 | 58.6 | 76.36 | 107.9 | 145.2 | 185 | |
| 1 | 1.009 | 1.01 | 1.025 | 1.035 | 1.04 | 1.08 | 1.12 | 1.15 | 1.2 | 1.25 | 1.3 | |
| 0.039 | 0.044 | 0.049 | 0.064 | 0.072 | 0.079 | 0.119 | 0.159 | 0.189 | 0.239 | 0.289 | 0.339 |
Мощность на валу нагнетателя.
где
ч
3.Расчет ступени паровой турбины
.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
| бар | кДж/кг | бар | бар | кг/с | м | мм | м | |
| 1.55 | 0.97 | 5 | 0.66 | 0.1 | 70 | 1.7 | 370 | 2.7 |
Методика расчета.
Для получения наилучшего КПД зададимся углом выхода потока из сопел нижнего яруса
Тогда площадь выходного сечения нижнего яруса:
Площадь выходного сечения верхнего яруса:
Из условия заданной максимальной окружной скорости
С учетом разницы выходных высот сопел и лопаток принимаем диаметр по верхнему сечению сопел: величина перекрытия [по условию].
Определим высоту и средний диаметр верхнего яруса и средний диаметр яруса.
Угол выхода потока из сопел верхнего яруса определяется из выражения.
отсюда
Действительный расход пара:
где:
и параметры торможения, перед соплами, определяются по диаграмме.
------------------------
Предполагая, что при значительных теплоперепадах в верхнем и нижнем ярусах в горле возникает критическая скорость, площади проходных сечений сопел верхнего и нижнего ярусов подсчитывают по формуле;
где:
и параметры торможения, перед соплами, определяются по диаграмме.
Площадь выходного сечения верхнего яруса:
Площадь выходного сечения нижнего яруса:
Угол выхода потока из сопел нижнего яруса определяется из выражения:
Из условия заданной максимальной окружной скорости
С учетом разницы выходных высот сопел и лопаток принимаем диаметр по верхнему сечению сопел: величина перекрытия [му 1695]
Определим высоту сопел верхнего яруса и средний диаметр верхнего яруса.
Угол выхода потока из сопел верхнего яруса определяется из выражения.
отсюда
Расчет нижнего яруса.
Начальная скорость пара при входе в 2-х ярусную ступень.
[му 1695]
где:
кинетическая энергия пара при входе в ступень.[по условию]
Примем, что давление пара за соплами равно критическому.
где:
Аналогично принимаем.
Далее по диаграмме находим теплоперепад в рабочей решетке
Степень реактивности.
Значение также находим по диаграмме.
Теоретическая скорость на выходе из сопловой решетки.
Действительная скорость.
где:
коэффициент скорости сопловой решетки, вычисляемый по соотношению:
коэффициент потерь в сопловой решетке.
NBBBBBBBBBBBB
Определим потерю в соплах.
Строим входной треугольник скоростей [см приложения].
Относительная теоретическая скорость выхода.
Действительная скорость выхода.
где:
коэффициент скорости рабочих лопаток,
коэффициент потерь рабочей решетки .
Площадь выходного сечения рабочей решетки.
где:
-расход пара через нижний ярус.
- удельный объём пара на выходе из рабочей решетки (по диаграмме).
Из соображений технологии нижний ярус рабочей лопатки желательно выполнить постоянной высоты. Исходя из этого следует принять величину перекрыши высоту лопатки.
откуда б
Угол находится из выражения.
Потери в рабочей решетке:
Строим выходной треугольник скоростей см приложения
Осевая составляющая выходной скорости:
Потери с выходной скоростью:
Предполагаем, что в следующей ступени используется часть кинетической энергии пара, покидающего рабочую решетку нижнего яруса:
Располагаемая энергия потока для нижнего яруса ступени.
Коэффициент полезного действия на лопатках.
КПД яруса с учетом потери от влажности пара находится по формуле:
где:
- степень сухости пара после сопел определяем по диаграмме.
Потери от влажности:
Расчет верхнего яруса
.
Давление за соплами верхнего яруса принимаем равным 0.16 бар , оно должно быть ниже чем
По диаграмме находим располагаемые теплоперепады в соплах и в рабочей решетке
Степень реактивности.
Угол отклонения струи в соплах:
где:
удельный объём пара при давлении по диаграмме
удельный объём пара при давлении по диаграмме
Теоретическая скорость на входе в верхний ярус:
Действительная скорость:
Определяем потерю в соплах:
Строим входной треугольник скоростей.
По относительной скорости входа пара в рабочую решетку и давлению перед ней находим параметры изоэнтропного торможения потока в относительном движении.
Тогда для рабочей решетки критическое давление равно:
Критическая скорость в каналах рабочей решетки:
где:
- критический теплоперепад в рабочей решетке по диаграмме.
Площадь выходного сечения рабочей решетки верхнего яруса.
где:
удельный объём пара при давлении
Принимаем величину перекрытия
Угол выхода потока из рабочей решетки верхнего яруса.
где(см выше):
Относительная теоретическая скорость выхода:
Действительная скорость:
Угол отклонения струи в рабочей решетки.
где:
удельный объём пара при давлении
Потери в рабочей решетке:
Далее строим выходной треугольник скоростей.
Потери с выходной скоростью:
Располагаемая энергия потока для верхнего яруса ступени:
где:
[по условию]
Коэффициент полезного действия на лопатках:
Коэффициент полезного действия яруса с учетом потери от влажности пара.
где:
степень сухости пара после сопел второго яруса при давлении
Потери от влажности:
Внутренняя мощность двухъярусной ступени
Расчёт последней ступени.
Принимаем, что давление за соплами равно критическому.
где:
давление изоэнтропического торможения перед соплами с учётом использования в последней ступени кинетической энергии потока, покидающего предыдущую ступень.
Тогда по h-S диаграмме находим теплоперепады.
Степень реактивности.
- удельный объём пара при изоэнтропическом торможении при давлении .
Задаемся средним диаметром и высотой сопла ( из соображения плавности проточной части ) и находим угол выхода потока из сопел нижнего яруса.
| мм | м |
| 370 | 2.7 |
Определяем потерю в соплах.
Находим теоретическую и действительную абсолютные скорости на входе.
Строим входной треугольник скоростей.
Относительная теоретическая скорость выхода пара из рабочей решетки:
Действительная скорость.
Критическая скорость находится по критическому теплоперепаду.
Площадь выходного сечения рабочей решетки.
Угол выхода потока из каналов рабочей решетки ( предварительно задаемся длинной лопатки и диаметром определяем.
Угол отклонения струи в рабочей решетке.
Строим выходной треугольник скоростей.
Потери и КПД на лопатках последней ступени.
Располагаемая энергия потока для верхнего яруса ступени.
Коэффициент полезного действия на лопатках.
Внутренний КПД ступени.
Потеря от влажности пара.
Внутренняя мощность двухъярусной ступени.