Расчет турбодетандера

.

, сверхзвуковой режим  течения.

Коэффициенты  изоэнтропной и действительной скоростей в узком  сечении CA находим по ТГФ:

;

;

Функция расхода в узком  сечении:

;

.

Угол  отклонения потока в  косом срезе CA

;

Плотность тока в узком сечении 

.

6) внутренний диаметр  и площадь расчетного  сечения CA, высота и ширина сопла:

;

;

;

.

Отношение находится в приемлемом диапазоне значений.

Эквивалентный диаметр сопла  и скоростной коэффициент  CA:

;

.

, что допустимо  для расчетов, выполняемых  без ЭВМ.

Давление, температура и  плотность воздуха  на выходе из CA:

,

,

;

Диаметры  выхода потока с лопаток  колеса, втулки и  воронки:

;

;

;

Динамическая  вязкость воздуха:

;

Числа Рейнольдса:

;

.

Поскольку , коэффициент сопротивления

.

Коэффициент потерь на трение дисков

;

Относительная потеря холода на трение дисков

;

Коэффициент утечек через зазор  при 

;

Изоэнтропный  КПД ТД:

;

Частота вращение ротора ;

Относительная ширина колеса на входе:

;

Ширина  колеса на входе 

;

Коэффициент условной скорости, соответствующей  действительному  перепаду энтальпий  в ТД,

;

Приведенные температура и  плотность воздуха  на выходе из ТД:

;

;

Плотность воздуха на выходе из ТД

;

Действительный  перепад энтальпий  в ТД:

;

Мощность  на валу ТД и холодопроизводительность:

;

Относительная скорость потока, скорость звука и число  M на выходе из колеса:

;

;

, т.е. допустимо.

Кроме того, можно определить средний дифференциальный дроссель–эффект  для воздуха:

 

 

;

Дроссель–эффект и конечная температура:

 

 

Конечную  температуру определяем по диаграмме T-S :

 

Построение  меридионального  сечения и профиля  лопаток по средним скоростям.

  Исходные данные:

диаметр колеса    ;

диаметр воронки колеса

диаметр втулки колеса  

средний диаметр выхода

приведенный средний диметр выхода

ширина  колеса на входе 

толщина лопатки:

   по всей длине,  кроме выходной  части мм;

   на выходной кромке  0,5 мм;

число лопаток  Z=14;

углы  лопаток: 

   на входе  

   на выходе (на диаметре  ) 

угол  потока на выходе из колеса 

расход  воздуха через  турбодетандер  ;

давление  воздуха:

   пред турбодетандером   

   перед колесом   

   на выходе из  колеса 

температура воздуха перед  турбодетандером 

степень расширения  ;

приведенная температура воздуха:

   перед колесом   ;

   на выходе из  колеса 

приведенная окружная скорость колеса 

коэффициент условной изоэнтропийной скорости 

окружная  скорость колеса

плотность воздуха:

   на входе в турбодетандер   

   на входе в колесо 

   на выходе из  колеса   

Вспомогательные величины и выражения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

; 
 
 
 
 
 

 

;

=1; 
 
 
 
 
 
 
 
 

     На  рисунке показаны меридиональное сечение  межлопаточного канала радиально – осевого  колеса – плоскость  r, z, проекция лопатки на радиальную плоскость q₂, r, проекции сечений лопатки на развертки поверхностей r = const, а также развертки сечений лопатки по средней линий, по внешнему и внутреннему обводам.

      Ось  z и r направлены вдоль оси машины и по радиусу, криволинейная ось q₂  - в направлении, противоположном вращению.

      На  данном рисунке выполнены  все необходимые  построения. Для внутреннего  и внешнего обводов  подобраны радиусы  постоянной кривизны: R_I =13,5 мм и R_II =30 мм.

     Построение  проекции средней  линии лопатки  на плоскость z, q₂  выполняется по координатам z и

       или 

        Контур лопатки  очерчивается с  плавным закруглением  выходной кромки. Скелетная линия  профиля лопатки  в плоскости z, q₂ развертки цилиндрической поверхности r₀ = const отличается от проекции средней линии лопатки величиной ординаты  y.

     Все необходимые координаты снимаются с чертежа. Расчеты приведены  в таблицах.

 
 

Расчет  к профилированию лопатки рабочего колеса

 
 
 
 
 

Расчет  к профилированию лопатки рабочего колеса.

Определение координат z,y