離心式壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、離心式壓縮機(jī)原理課程設(shè)計(jì)離心式壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)說明1、 設(shè)計(jì)參數(shù)，工質(zhì)：干空氣，2、 設(shè)計(jì)方法：效率法。效率法：是根據(jù)已有的壓縮機(jī)的生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，預(yù)先給定級(jí)的多變效率。同時(shí)，對(duì)于級(jí)的主要幾何參數(shù)相對(duì)值，主要?dú)鈩?dòng)參數(shù)和各元件的型式，按已有的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，從而設(shè)計(jì)計(jì)算出壓縮機(jī)流道部分的幾何尺寸。二、 參數(shù)整理=300K=297K,三、 方案計(jì)算1、 段的確定（1） 確定段數(shù)根據(jù)計(jì)算壓比的數(shù)值，按照經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)=59時(shí)，Z=23這里取Z=2，N=Z+1=3，即采用三段，兩次中間冷卻。（2） 確定段壓比 選取段間壓力損失比（i=，） 各段進(jìn)口溫度： 選取各段平均多變效率： 計(jì)算系數(shù)： 各段計(jì)

2、算壓比：為了避免后面級(jí)升溫過高和過小，對(duì)計(jì)算壓比進(jìn)行調(diào)整如下所示：段壓比的調(diào)整序號(hào)名稱符號(hào)第一段第二段第三段1計(jì)算壓比2.43942.10731.85912調(diào)整后壓比2.7352.1051.703調(diào)整前后壓比差%12.3-0.11-8.5誤差在合理范圍內(nèi)，調(diào)整合理。校核段壓比：（3） 各段進(jìn)口參數(shù)及多變功 各段指數(shù)系數(shù)： 各段進(jìn)口壓力： 各段進(jìn)口體積流量： 各段多變壓縮功：2、 級(jí)數(shù)的計(jì)算（1） 基本參數(shù)選取序號(hào)主要參數(shù)符號(hào)單位第一段第二段第三段1葉輪出口圓周速度m/s2702502402葉輪出口角度度9060403流量系數(shù)0.320.270.264葉輪葉片數(shù)Z片2221205漏氣損失系數(shù)與輪

3、阻損失系數(shù)0.01450.0350.04556多變效率0.820.810.79（2） 計(jì)算級(jí)數(shù)序號(hào)名稱計(jì)算公式單位第一段第二段第三段1周速系數(shù)0.85720.71460.58922能量頭系數(shù)0.71730.59910.48663計(jì)算級(jí)數(shù)2.022.081.914圓整級(jí)數(shù)k2225調(diào)整級(jí)數(shù)后的圓周速度m/s269.64250.93231.563、 確定轉(zhuǎn)速（1） 計(jì)算缸內(nèi)第一級(jí)：參考截面：第一級(jí)進(jìn)口計(jì)算截面：第一級(jí)葉輪出口選取=0.0610，=0.9531第一級(jí)：葉輪出口角度度90流量系數(shù)0.32葉輪葉片數(shù)Z片22漏氣損失系數(shù)與輪阻損失系數(shù)0.0140多變效率0.825=0.8572=52136

4、.60J/kg所以可得轉(zhuǎn)速：圓整轉(zhuǎn)速：n=8600r/min重新核算：（2） 計(jì)算末段末級(jí)參考截面：第三段進(jìn)口計(jì)算截面：末級(jí)葉輪出口選取參考已有數(shù)據(jù)：=0.26=231.56m/s=0.79=40°Z=20=0.0455(第三段數(shù)據(jù)，以段進(jìn)口為參考截面)=52184.11J/kg(第三段數(shù)據(jù)，以段進(jìn)口為參考截面)計(jì)算：2.765末級(jí)的也在0.020.065之間，符合要求，可以選取轉(zhuǎn)速n=8600r/min。（3） 校核第一級(jí)：取=6mm,=4mm=600mm=0.9531末級(jí)：取=6mm,=4mm=514mm=0.9230校核結(jié)果與原取數(shù)值相差小，無需返回計(jì)算。最終第一級(jí)和末級(jí)的結(jié)果

5、如下：第一級(jí)：=0.0607，=0.9532末級(jí)：=0.0212，=0.9230轉(zhuǎn)速：n=8600r/min結(jié)論：第一級(jí)與最末級(jí)的都在0.020.065之間，符合要求，因此轉(zhuǎn)速n=8600r/min是合理的，以下將其他各段各級(jí)的相關(guān)數(shù)據(jù)總結(jié)成表。4、 各段各級(jí)的確定參考截面：各段進(jìn)口，進(jìn)口截面速度20m/s計(jì)算截面：各級(jí)葉輪出口名稱第一段第二段第三段備注第一級(jí)第二級(jí)第三級(jí)第四級(jí)第五級(jí)第六級(jí)入口容積流量6.8672.6391.287葉輪出口阻塞系數(shù)0.95310.95320.94460.94460.92300.9230選葉輪出口圓周速度（m/s）269.64269.64250.93250.932

6、31.56231.56各級(jí)葉輪出口角度（度）909060604040選流量系數(shù)0.320.320.270.270.260.26選葉片數(shù)Z（片）222221212020選漏氣損失系數(shù)與輪阻損失系數(shù)001400.01500.03000.04000.04500.0460選多變效率0.8250.8150.8150.8050.7950.785選指數(shù)系數(shù)2.88752.85252.85252.81752.78252.7475周速系數(shù)0.85720.85720.71460.71460.58920.5892（m/s）86.2886.2867.7567.7560.2160.21（度）20.4720.4720.7

7、020.7023.8123.81246.71246.71191.68191.68149.13149.13第一級(jí)第二級(jí)（kJ/kg）52.1451.5637.7137.7326.2525.93(K)各段進(jìn)口截面參考32.8395.8228.1077.6822.0158.221.21651.67901.17951.50911.12961.31310.06070.04400.03590.02790.02460.0212葉輪直徑（m）0.6000.6000.5560.5560.5100.510葉輪葉片出口寬度 （mm）364226.4019.9615.5112.5510.81葉輪葉片厚度（mm）666

8、666葉輪葉片出口計(jì)算厚度（mm）444444葉輪出口阻塞系數(shù)0.95310.95320.94460.94460.92300.9230實(shí)際各級(jí)分配壓比第一級(jí)：第二級(jí)：1.7331.5781.4871.4161.3231.2855、 平均軸徑比的核算壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子采用柔軸結(jié)構(gòu)，按照轉(zhuǎn)速避開共振區(qū)的要求，取第一階臨界轉(zhuǎn)速：取轉(zhuǎn)子平均直徑：則平均軸徑比四、 逐級(jí)詳細(xì)計(jì)算選取離心式壓縮機(jī)第二段進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。1、 該段的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)口溫度=309K進(jìn)口壓力=257416.01Pa進(jìn)口體積流量=2.639進(jìn)口空氣密度進(jìn)口質(zhì)量流量排出壓力轉(zhuǎn)速2、 經(jīng)方案設(shè)計(jì)后設(shè)計(jì)參數(shù)：名稱第三級(jí)第四級(jí)（度）60600.270.2

9、71+1.0301.0400.8150.8051.41.45565562502503、 第二段進(jìn)口法蘭截面處的氣流參數(shù)=257416.01Pa=309K選取 則4、選取第二段段進(jìn)口為參考截面，各截面熱力參數(shù)計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)或計(jì)算公式第二段備注第1級(jí)第2級(jí)1輪轂比0.3020.302選取（0.250.40）2輪轂直徑168168由上欄計(jì)算3速度系數(shù)1.061.08選取4直徑比1.031.03選取1.01.055葉片進(jìn)口阻塞系數(shù)0.86270.8112選取6葉片出口阻塞系數(shù)0.94440.9444選取7葉輪進(jìn)口比容比0.991.28選取8葉輪出口比容比1.17401.4813選取9葉輪進(jìn)口直徑28

10、827610葉輪進(jìn)口面積0.04280.037511葉輪進(jìn)口氣流速度62.3254.9212-1.73544.518計(jì)算第一級(jí)時(shí)13葉輪進(jìn)口比容比0.98961.2771校核第7項(xiàng)14指數(shù)系數(shù)2.85252.817515葉片進(jìn)口直徑29528316132.99127.5617進(jìn)入葉片前速度66.0659.3618進(jìn)入葉片后速度76.5873.1719葉片進(jìn)口氣流角29.9329.8520葉片進(jìn)口安裝角3030選取21沖角i0.0640.146一般為（-21）22葉片厚度4423葉片進(jìn)口阻塞系數(shù)0.86270.8112校核第5項(xiàng)24-2.7243.35計(jì)算第一級(jí)時(shí)25葉片進(jìn)口比容比0.98371

11、.267026葉片進(jìn)口寬度43.739.427葉輪進(jìn)口相對(duì)速度148.50147.0628306.28352.3529葉片進(jìn)口馬赫數(shù)0.420.39允許最大值0.550.6530周速系數(shù)0.71460.714631葉輪出口相對(duì)速度98.6268.0332葉輪出口圓周速度25025033葉輪擴(kuò)壓度1.512.1634葉片出口氣流角20.720.735葉輪出口絕對(duì)速度190.98190.9636絕對(duì)速度切向分速度178.65178.6537絕對(duì)速度徑向分速度67.567.538葉輪加給氣體總能量46.0046.453927.8674.57計(jì)算第二級(jí)時(shí)=40葉輪出口比容比1.17331.4813校核

12、第8項(xiàng)41葉輪出口溫度336.86383.5742葉輪出口馬赫數(shù)0.520.4943葉片出口厚度44選取44葉輪出口寬度20.216.045葉輪出口相對(duì)速度0.03590.027946級(jí)反作用度0.63970.707847輪蓋傾角10.179.9448葉輪出口壓比（以段進(jìn)口為基準(zhǔn)）1.2791.83949葉輪出口壓力329.28473.3250葉片圓弧曲率半徑2.4251.72251葉片圓弧圓心半徑2.2991.60152輪蓋進(jìn)口半徑（mm）26.2423.6153葉片出口阻塞系數(shù)0.94440.9444校核第6項(xiàng)54無葉擴(kuò)壓器進(jìn)口直徑57857855無葉擴(kuò)壓器進(jìn)口寬度1814取稍小于56無葉

13、擴(kuò)壓器進(jìn)口氣流角22.2823.3657無葉擴(kuò)壓器出口直徑89489458無葉擴(kuò)壓器出口寬度181459無葉擴(kuò)壓器出口氣流角（°）22.2823.3660無葉擴(kuò)壓器出口比容比1.25381.5689選取61無葉擴(kuò)壓器出口氣流速度108.68108.006240.1486.92計(jì)算第二級(jí)時(shí)631.2541.569校核第60項(xiàng)64無葉擴(kuò)壓器出口壓比1.4172.01165無葉擴(kuò)壓器出口溫度349.14395.9266無葉擴(kuò)壓器出口壓力364.69517.5467100.5899.166841.1842.8069彎道轉(zhuǎn)彎內(nèi)半徑28.2見第72項(xiàng)彎道轉(zhuǎn)彎外半徑46.4270回流器進(jìn)口直徑89

14、4取71回流器進(jìn)口寬度18取72回流器入口氣流角31.57取K=1.573回流器葉片入口安裝角31.57選取74回流器葉片數(shù)16選取75回流器葉片厚度（mm）6選取76回流器葉片計(jì)算厚度477回流器葉片進(jìn)口阻塞系數(shù)0.956478回流器葉片出口阻塞系數(shù)0.934279下級(jí)進(jìn)口速度比1.06選取80回流器出口速度比58.808144.382回流器出口比容比1.281783回流器出口直徑310為下一級(jí)葉輪進(jìn)口直徑84回流器出口寬度39校驗(yàn)上一項(xiàng)85回流器出口氣流角90選取86各級(jí)內(nèi)功率352.56355.9987總內(nèi)功率2180六級(jí)功率之和五、第二段吸氣室和蝸殼的設(shè)計(jì)1、吸氣室設(shè)計(jì)選擇雙支撐軸承所

15、采用的徑向吸氣室，如圖：第二段進(jìn)口參數(shù)：，選取取，螺旋通道即由截面到截面一段，截面形狀呈梯形。各截面，取一般認(rèn)為螺旋通道中氣體比重及速度均不變，即螺旋室任意角截面上流量，面積為，又因此由此得各截面確定螺旋室型線，下面列表計(jì)算：102030405060708090（mm）23.146.269.492.5115.6138.7161.8184.4208.1100110120130140150160170180（mm）231.2254.2277.4300.5323.7346.8369.9393.0416.1進(jìn)氣通道截面截面取環(huán)形收斂通道 截面截面（吸氣室出口截面）已選?。?，轉(zhuǎn)彎半徑：校核計(jì)算：進(jìn)氣通道

16、的收斂度： 收斂通道的收斂度：相對(duì)轉(zhuǎn)彎半徑：相對(duì)轉(zhuǎn)彎半徑大于0.38，符合要求。2、 蝸殼設(shè)計(jì)（采用圓形對(duì)稱蝸殼）采用蝸殼型線按氣體自由流動(dòng)的軌跡來設(shè)計(jì)，這樣蝸殼外壁與氣流之間沒有相互作用。氣體在蝸殼中的流動(dòng)規(guī)律便為動(dòng)量矩不變規(guī)律由此可得到不同角位置截面尺寸作出蝸殼型線。 其中 ：園截面半徑 ：圓截面中心離軸心距離 ：位置角其中系數(shù)：列表計(jì)算不同角位置的蝸殼尺寸（見下頁）位置角（°）102030405060708090（mm）12.417.621.625.128.130.933.435.838.1（mm）460.4465.6469.6473.1476.1478.9481.4483.8

17、486.1位置角（°）100110120130140150160170180（mm）40.242.344.346.248.050.051.553.154.8（mm）488.2490.3492.3494.2496.0498.0499.5501.1502.8位置角（°）190200210220230240250260270（mm）56.357.959.460.962.363.865.266.567.9（mm）504.3505.9507.4508.9510.3511.8513.2514.5515.9位置角（°）280290300310320330340350360（mm）69.270.571.870.174.375.676.878.079.2（mm）517.2518.5519.8521.1522.3523.6524.8526.0527.2六、參考資料離心式壓縮機(jī)原理徐忠主編七、課程設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過離心式壓縮機(jī)原理這門課程的學(xué)習(xí)，我對(duì)于離心式壓縮機(jī)的主要組成及幾個(gè)部分的工作原理有了比較深入的認(rèn)識(shí)與理解，本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，根據(jù)老師所給出的參數(shù)設(shè)計(jì)一臺(tái)實(shí)際工作的離心式壓縮機(jī)，在老師的指導(dǎo)下，我重新溫習(xí)了離心式壓縮機(jī)這門課