Многоступенчатый осевой компрессор

Многоступенчатый компрессор представляет собой ряд последовательно расположенных ступеней, число которых определяется средней удельной работой ступени и удельной работой всего компрессора в целом, зависящей, в свою очередь, от требуемого отношения давлений и КПД. У современных осевых компрессоров число ступеней может достигать 15-17 и с увеличением отношения давлений, казалось бы, должно увеличиваться. Однако при большом числе ступеней, расположенных на одном роторе, высоты лопаток последних ступеней оказываются слишком малыми, что приводит к снижению КПД. Минимально допустимой высотой лопаток считается . Если же при расчетах она оказывается меньше, то следует применить иную форму проточной части в меридианном сечении.

Формы проточной части осевого многоступенчатого компрессора в меридианном сечении могут быть с постоянным наружным диаметром (Рисунок 53а), с постоянным средним диаметром (Рисунок 53в), с постоянным внутренним диаметром (Рисунок 53б), с переменными – увеличивающимися или уменьшающимися и (Рисунок 53г, рисунок 53д) и комбинированными (Рисунок 53е).

При от первой ступени к последующим увеличивают средний диаметр и диаметр втулки . При этом увеличиваются и окружные скорости на средних диаметрах, что позволяет повысить удельную работу и сократить число ступеней

Рисунок 53 – Формы проточной части осевых компрессоров

КПД компрессора с внутренним конусом проточной части, т.е. увеличивающемся диаметром втулки, может быть на 1-2% выше, чем у компрессора с наружным конусом. Эта форма проточной части наиболее распространена. Вместе с тем, при больших и числах ступеней высоты лопаток в последних ступенях могут оказаться слишком малыми, что приводит к необходимости применять другие формы проточной части.

При от первой ступени к последней уменьшается и увеличивается . Окружная скорость на среднем диаметре остается постоянной. Эту форму проточной части используют сравнительно редко.

При окружные скорости уменьшаются от ступени к ступени. В результате уменьшается и удельная работа ступеней, что может привести к увеличению их числа. При такой форме проточной части легче получать приемлемые высоты лопаток и более высокие значения КПД последних ступеней, поэтому ее применяют достаточно часто, особенно в стационарных компрессорах с большим отношением давлений.

При увеличивающихся и средний радиус возрастает в еще большей мере, чем при (Рисунок 53г). Поэтому удельная работа последних ступеней может быть еще выше, что позволяет сократить их число. Но из-за сильного уменьшения высот лопаток последних ступеней значительно снижается их КПД, поэтому такую форму проточной части используют редко.

При уменьшающихся и средний радиус снижается в большей мере, чем при (Рисунок 53д). Меньшими становятся и удельные работы последних ступеней, зато высоты лопаток растут. Это влечет за собой повышение КПД последних ступеней. Такая форма проточной части особенно перспективна в комбинированных осецентробежных компрессорах, когда за последней ступенью осевого компрессора располагается ступень центробежного компрессора. Это связано с тем, что для достижения высоких КПД центробежной ступени необходимо иметь возможно меньшие диаметры втулки и достаточно большие , а рассматриваемая форма проточной части позволяет это сделать. По этой причине в осецентробежных компрессорах может применяться и форма .

Комбинированная форма проточной части позволяет одновременно использовать преимущества нескольких форм в частности тогда, когда необходимо получить приемлемые высоты лопаток последних ступеней при минимальном уменьшении удельных работ в них.