离心式压缩机流通部分的损失计算,在无冷却时忽略气体与外部热交换,存在如下关系:
式中,ψ为叶轮速度系数;η为效率;φ为导向装置速度系数;w为无粘性气流速度;Ra为表面粗糙度;Ma为马赫数;Re为雷诺数。
对损失的分析采用通流中各部分速度分布来描述。在马赫数Ma和雷诺数Re自动模化时,表面损失仅由相对速度分布决定阻力系数cw,即。无粘性气流速度的分布与附面层参数的关系,可表示为若引进平均速度wm和bm,则阻力为
其中cw=x1+x2kxw3 kw=w2/w1
叶片表面的流动,因旋转和弯曲受二次流和不稳定性的影响,二次流强度通常与体积力有关。如轴流压缩机二次流阻力系数cwsec与体积力系数cα的关系是:
为了考虑二次流和不稳定的影响,引入修正因子(1+x4cxα3)。同时考虑马赫数Ma,雷诺数Re,表面粗糙度Ra的影响,叶片表面阻力系数为
cwb=(x1+x2kxw3)(1+x4cxz5)(1+x6Mx7)(1+x8Rxe9)(1+x10Rxa11) (3-74)
除了气流参数外,还应该考虑到几何参数。叶轮通道在从叶片的阻力pwb过渡到损失系数ξb时:
pwb=cwb lbmρm(ω2m/2) (3-75)
则损失系数表达为
ξb=cwb(l/αm)(wm/w1) (3-76)
这样式(3-73)就可变化如下形式:(www.daowen.com)
离心式压缩机的数学计算模型是很复杂的,其系数xi由级通流部分的各元件决定,这里主要是确定任意叶栅中的翼型损失。翼型损失通过叶片上G条带区的损失求和:
第j带区的损失系数由下式决定:
翼型损失采用量纲为1形式,Δηwb=hwb/hih,并考虑qm=ρϕπu2D22/4和hih=φθ2u22,则
将轮盘、轮盖壁面也分成G条带区,每条带区又分成L段,则
为寻找cw0,来研究哥式加速度2ωwse的分量在w方向及垂直壁面方向上的投影。得到轮盖的阻力系数为
cwsh=cwshb(1-x i cx αi+1 cos γ)(1-xi+2cxαi+2 sin γ) (3-82)
轮盘阻力系数为
当有二次流时,哥式加速度的分量2ωwse影响到流动条件。在wseb从轮盘指向轮盖时为
计算损失能量头或阻力有许多经验公式,例如:
沿叶道四个面的二次流使量纲为1的二次流损失为:
上述公式为任意叶栅的数学计算模型,是所有通流部分中损失计算的基础。静止叶栅忽略其中与哥式加速度有关的修正项。对于半开式叶轮,还应该考虑叶顶泄漏所引起的损失。
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