离心式压缩机课程设计要点

离心式压缩机课程设计

一、 设计任务说明

1、 设计参数

2/98.0cm kg P in =，℃T in 27

=，min /400Q 3m vin =，2/9cm kg P out =，℃T O H 242= 工质：干空气，K kg m kg ⋅⋅=/29.27

R ，4.1=k 2、 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

2/98.0cm kg P in = 2/9cm kg P out = ℃T in 27==300K

℃T O H 242==297K min /400Q 3m vin =

s m m Q Q vin vin /8667.6min /41240003.11.0333==⨯==计

()()

511.998

.098.0904.198.004.1P in =-+=-+=

in in out P P P 计ε

K kg m kg ⋅⋅=/29.27R ,4.1=k

K kg J g R R g ⋅=⨯=⨯=/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ε=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

① 选取段间压力损失比99.0=i λ（i=Ⅰ，Ⅱ） ② 各段进口温度：

300K =in ⅠT

K T O H Ⅱ30912273T 2in =++= K T T O H in Ⅲ311142732=++=

③ 选取各段平均多变效率：

79

.081.082.0===pol Ⅲpol Ⅱpol Ⅰηηη ④ 计算系数：

0427.1T in ==

pol Ⅱin Ⅰpol ⅠⅡⅠT Y ηη

0760.1pol ==

pol Ⅲ

in ⅠⅠin ⅢⅡT T Y ηη

⑤ 各段计算压比：

()4394.2Y Y 3

1k ==-k ⅡⅠⅡ

ⅠⅠλλεε计

1073.21

==-k k Ⅰ

Ⅰ

ⅡY εε

8591.1Y 1

-=

k k Ⅱ

Ⅰ

Ⅲεε

为了避免后面级升温过高和2

2

D b 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 ε

2.4394 2.1073 1.8591 2 调整后压比

ε

2.735 2.105 1.70 3

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==ⅢⅡⅡⅠⅠελελεε计

（3） 各段进口参数及多变功 ① 各段指数系数：

87.282.05.31-pol =⨯==ⅠⅠηκκ

σ 835.281.05.31=⨯=-=pol ⅡⅡ

ηκκσ 765.279.05.31

=⨯=-=pol ⅢⅢ

ηκκσ ② 各段进口压力：

Pa P P in in Ⅰ96040==

Pa P P ⅠⅠin Ⅰin Ⅱ01.257416==λε Pa P P ⅡⅡⅠⅠin Ⅰin Ⅲ5.531023

==λελε ③ 各段进口体积流量：

s m Q Q vin vin Ⅰ/8667.63==计 s m T P T P Q Q in Ⅰ

in Ⅱin Ⅱ

in Ⅰvin Ⅰ

vin Ⅱ/639.23==

s m T P T P Q Q in Ⅰ

in Ⅲin Ⅲ

in Ⅰvin Ⅰ

vin Ⅲ/287.13==

④ 各段多变压缩功：

()

kg J R T W Ⅰ

Ⅰin ⅠⅠpol Ⅰ/24.10369811=-=σεσ ()

kg J R T W ⅡⅡin ⅡⅡpol Ⅱ/51.7544311=-=σεσ ()

kg J R T W ⅢⅢin ⅢⅢpol Ⅲ/11.5218411=-=σεσ

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 '2

u m/s 270 250 240 2 叶轮出口角度 A 2β

度

90

60 40 3 流量系数 r 2ϕ

—— 0.32 0.27 0.26 4 叶轮叶片数

Z

片

22

21 20 5

漏气损失系数与轮阻损失系数

l df ββ+

—— 0.0145

0.035

0.0455

6 多变效率

pol η

—— 0.82 0.81 0.79

（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 A r A u z

2222cot sin 1βϕβπ

ϕ--

=

—— 0.8572 0.7146 0.5892 2 能量头系数 pol df l u ηββϕψ)1(2++=

—— 0.7173 0.5991 0.4866 3

计算级数

2'2

'

u

W k pol

⋅=

ψ

——

2.02

2.08

1.91

4 圆整级数 k

——

2

2

2

5

调整级数后的圆周速度

ψ

k W u pol =

2

m/s

269.64 250.93 231.56

3、 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22D b =0.0610，2τ=0.9531 第一级： 叶轮出口角度 A 2β

度

90

流量系数 r 2ϕ

—— 0.32 叶轮叶片数

Z

片

22

漏气损失系数与轮阻损失系数 l df ββ+ —— 0.0140 多变效率 pol η

—— 0.825

A r A u z

2222cot sin 1βϕβπ

ϕ--

==0.8572

()2

2

21u W u l df pol pol ϕββη++==52136.60J/kg 8875.21

=-=

pol ηκκ

σ

s m u c r r /28.86222==ϕ

︒===--47.20857

.030

.0tan tan 1221

2u r ϕϕα