离心式压缩机课程设计

离心式压缩机原理课程设计1离心式压缩机课程设计一、设计任务说明1、设计参数2/98.0cmkgPin，℃Tin27，min/400Q3mvin，2/9cmkgPout，℃TOH242工质：干空气，Kkgmkg/29.27R，4.1k2、设计方法：效率法。效率法：是根据已有的压缩机的生产和科学实验，预先给定级的多变效率。同时，对于级的主要几何参数相对值，主要气动参数和各元件的型式，按已有的经验数据选取，从而设计计算出压缩机流道部分的几何尺寸。二、参数整理2/98.0cmkgPin2/9cmkgPout℃Tin27=300K℃TOH242=297Kmin/400Q3mvinsmmQQvinvin/8667.6min/41240003.11.0333计511.998.098.0904.198.004.1PinininoutPPP计Kkgmkg/29.27R,4.1kKkgJgRRg/846.2868.927.29三、方案计算1、段的确定（1）确定段数根据计算压比的数值，按照经验，当=5～9时，Z=2～3这里取Z=2，N=Z+1=3，即采用三段，两次中间冷却。（2）确定段压比离心式压缩机原理课程设计2①选取段间压力损失比99.0i（i=Ⅰ，Ⅱ）②各段进口温度：300KinⅠTKTOHⅡ30912273T2inKTTOHinⅢ311142732③选取各段平均多变效率：79.081.082.0polⅢpolⅡpolⅠ④计算系数：0427.1TinpolⅡinⅠpolⅠⅡⅠTY0760.1polpolⅢinⅠⅠinⅢⅡTTY⑤各段计算压比：4394.2YY31kkⅡⅠⅡⅠⅠ计1073.21kkⅠⅠⅡY8591.1Y1kkⅡⅠⅢ为了避免后面级升温过高和22Db过小，对计算压比进行调整如下所示：段压比的调整序号名称符号第一段第二段第三段1计算压比2.43942.10731.85912调整后压比2.7352.1051.703调整前后压比差%12.3-0.11-8.5误差在合理范围内，调整合理。校核段压比：9.592ⅢⅡⅡⅠⅠ计离心式压缩机原理课程设计3（3）各段进口参数及多变功①各段指数系数：87.282.05.31-polⅠⅠ835.281.05.31polⅡⅡ765.279.05.31polⅢⅢ②各段进口压力：PaPPininⅠ96040PaPPⅠⅠinⅠinⅡ01.257416PaPPⅡⅡⅠⅠinⅠinⅢ5.531023③各段进口体积流量：smQQvinvinⅠ/8667.63计smTPTPQQinⅠinⅡinⅡinⅠvinⅠvinⅡ/639.23smTPTPQQinⅠinⅢinⅢinⅠvinⅠvinⅢ/287.13④各段多变压缩功：kgJRTWⅠⅠinⅠⅠpolⅠ/24.10369811kgJRTWⅡⅡinⅡⅡpolⅡ/51.7544311kgJRTWⅢⅢinⅢⅢpolⅢ/11.52184112、级数的计算（1）基本参数选取序号主要参数符号单位第一段第二段第三段1叶轮出口圆周速度'2um/s2702502402叶轮出口角度A2度9060403流量系数r2——0.320.270.264叶轮叶片数Z片2221205漏气损失系数与轮阻损失系数ldf——0.01450.0350.0455离心式压缩机原理课程设计46多变效率pol——0.820.810.79（2）计算级数序号名称计算公式单位第一段第二段第三段1周速系数ArAuz2222cotsin1——0.85720.71460.58922能量头系数poldflu)1(2——0.71730.59910.48663计算级数2'2'uWkpol——2.022.081.914圆整级数k——2225调整级数后的圆周速度kWupol2m/s269.64250.93231.563、确定转速（1）计算缸内第一级：参考截面：第一级进口计算截面：第一级叶轮出口选取22Db=0.0610，2=0.9531第一级：叶轮出口角度A2度90流量系数r2——0.32叶轮叶片数Z片22漏气损失系数与轮阻损失系数ldf——0.0140多变效率pol——0.825ArAuz2222cotsin1=0.85722221uWuldfpolpol=52136.60J/kg8875.21polsmucrr/28.8622247.20857.030.0tantan12212ur离心式压缩机原理课程设计5smccr/71.246sin222KcWRTpolpolg83.322-11222165.11122invTTk所以可得转速：min/86179.333222222rQuDbkninrv圆整转速：n=8600r/min重新核算：0607.09.3323222222nukQDbrvvin（2）计算末段末级参考截面：第三段进口计算截面：末级叶轮出口选取9230.02参考已有数据：r2=0.262u=231.56m/spol=0.79A2=40°Z=20ldf=0.04555892.02u(第三段数据，以段进口为参考截面)polW=52184.11J/kg(第三段数据，以段进口为参考截面)计算：pol12.765离心式压缩机原理课程设计6smucrr/21.6022281.23639.026.0tantan12212ursmccr/13.14914.22sin42.58sin222KcWRTpolpolg92.542-11223131.11122invTTk0212.09.3323222222nukQDbrvvin末级的22Db也在0.02～0.065之间，符合要求，可以选取转速n=8600r/min。（3）校核2第一级：取=6mm,计=4mmnu2260D=600mmAZ222sinD1计=0.9531末级：取=6mm,计=4mmnu2260D=514mmAZ222sinD1计=0.9230校核结果与原取数值相差小，无需返回计算。最终第一级和末级的结果如下：第一级：22Db=0.0607，2=0.9532离心式压缩机原理课程设计7末级：22Db=0.0212，2=0.9230转速：n=8600r/min结论：第一级与最末级的22Db都在0.02～0.065之间，符合要求，因此转速n=8600r/min是合理的，以下将其他各段各级的相关数据总结成表。4、各段各级22Db的确定参考截面：各段进口，进口截面速度20m/s计算截面：各级叶轮出口名称第一段第二段第三段备注第一级第二级第三级第四级第五级第六级入口容积流量)/(3smTPTPQQiniinininivinIvin6.867——2.639——1.287——叶轮出口阻塞系数20.95310.95320.94460.94460.92300.9230选叶轮出口圆周速度2u（m/s）269.64269.64250.93250.93231.56231.56各级叶轮出口角度A2（度）909060604040选流量系数r20.320.320.270.270.260.26选叶片数Z（片）222221212020选漏气损失系数与轮阻损失系数ldf0．01400.01500.03000.04000.04500.0460选多变效率pol0.8250.8150.8150.8050.7950.785选指数系数pol1-2.88752.85252.85252.81752.78252.7475周速系数ArAu2222cotsinZ10.85720.85720.71460.71460.58920.5892rruc222（m/s）86.2886.2867.7567.7560.2160.21ur222arctan（度）20.4720.4720.7020.7023.8123.81222sinrcc246.71246.71191.68191.68149.13149.13离心式压缩机原理课程设计8polW第一级222)1(uWpoldflupol第二级111RTWpol（kJ/kg）52.1451.5637.7137.7326.2525.932-112in2cWRTpolpolg(K)各段进口截面参考32.8395.8228.1077.6822.0158.221221invTTK1.21651.67901.17951.50911.12961.313123222229.332nukQDbrvvin0.06070.04400.03590.02790.02460.0212叶轮直径nuD2260（m）0.6000.6000.5560.5560.5100.510叶轮叶片出口宽度2b（mm）36．4226.4019.9615.5112.5510.81叶轮叶片厚度（mm）666666叶轮叶片出口计算厚度计（mm）444444叶轮出口阻塞系数AZ222sinD1计0.95310.95320.94460.94460.92300.9230实际各级分配压比第一级：1ingpolTRW第二级：11.7331.5781.4871.4161.3231.2855、平均轴径比的核算压缩机转子采用柔轴结构，按照转速避开共振区的要求，取第一阶临界转速：min/19.31857.286007.21rnnk离心式压缩机原理课程设计9取023.0dkmmmDm5553.03.555651051055655660060026i转子平均直径：mnDikdkmdzm1892.0100019.31855553.03.26023.01000)3.2(12则平均轴径比3407.05553.01892.02mzmDd四、逐级详细计算选取离心式压缩机第二段进行详细计算。离心式压缩机原理课程设计101、该段的设计参数进口温度inT=309K进口压力inP=257416.01Pa进口体积流量vinQ=2.639sm/3进口空气密度3/9404.2mkgRTPininin进口质量流量skgQQinvininm/6635.7,排出压力PaPPinⅡout68.41860.5转速min/8600rn2、经方案设计后设计参数：名称第三级第四级2A（度）6060r20.270.2712ZZ————1+dfl1.0301.040pol0.8150.8051.41.42D5565562u2502503、第二段进口法兰截面处的气流参数inP=257416.01PainT=309K3/9404.2mkgin选取smcin/20vinininininQcDcA24则21395.0mAin4、选取第二段段进口为参考截面，各截面热力参数计算离心式压缩机原理课程设计11序号名称符号或计算公式第二段备注第1级第2级1轮毂比2/Dd0.3020.302选取（0.25～0.40）2轮毂直径mmd168168由上栏计算3速度系数0'1/cckc