Формы проточной части и изменение осевой скорости по тракту осевого компрессора
При одинаковом расходе рабочего тела через все ступени компрессора увеличение его плотности по мере сжатия в отдельных ступенях должно сопровождаться согласно уравнению расхода потока либо снижением осевой скорости, либо уменьшением площади проточной части.
Снижение осевой скорости в последних ступенях компрессора невыгодно, поскольку, как следует из соотношения
,
снижение са при данной густоте решётки колеса приводит к снижению закрутки ∆wu , т.е. в конечном счёте к снижению адиабатической работы ступени.
С другой стороны, увеличение d (уменьшение высоты лопатки) приводит к увеличению роли концевых потерь, и, как следствие, к снижению КПД ступени, которое становится особенно существенным при 
>0,85…0,9.
С этой точки зрения, наоборот, выгодно уменьшать осевую скоростьпотока на выходе из компрессора.
Поэтому при проектировании компрессора при переходе от первых к последним ступеням одновременно уменьшают и высоту лопаток и осевую скорость потока рабочего тела.
Возможный характер изменения осевой скорости по тракту компрессора на расчётном режиме показан на рис. 7.
Рис. 7
Кривая 1 соответствует постепенному снижению са от ступени к ступени. В ряде случаев бывает более выгодным сохранение постоянной са в первых ступенях (кривая 2) или даже некоторое увеличение её в средних сечениях (кривая 3).
Однако при этом необходимо учитывать, что во избежание падения КПД последующее снижение са в пределах одной ступени не должно превышать 10 – 15 м/с.
Обычно в авиационных компрессорах скорость рабочего тела на выходе из последней ступени равна 120 – 180 м/с.
Уменьшение высоты лопаток от ступени к ступени может достигаться либо увеличением внутреннего диаметра, либо уменьшением наружного диаметра рабочего колеса и неподвижных аппаратов, либо одновременным изменением обоих диаметров.
Возможные формы проточной части многоступенчатых одноконтурных компрессоров показаны на рис.8.
Рис. 8
По конструктивным и технологическим соображениям наиболее удобными схемами, в которых либо наружный, либо внутренний диаметр у всех ступеней остаётся постоянным (схемы 1 и 2).
В схеме 1 средний диаметр постепенно возрастает от ступени к ступени, что позволяет получить благодаря высоким окружным скоростям значительно большую адиабатическую работу сжатия в каждой из средних и последних ступеней, чем для схемы 2 (при одинаковых параметрах первой ступени), и за счёт этого уменьшить требуемое число ступеней.
Вместе с тем, при одних и тех же значениях Gв и πк* и одинаковой скорости на входе в схеме 1 высота лопаток в последних ступенях получается (из-за большого среднего диаметра) заметно меньше, чем в схеме 2 , что неблагоприятно сказывается на КПД ступеней.
Таким образом, каждая из этих схем имеет свои достоинства и недостатки.
В схемах 3 и 4 указанные недостатки выражены ещё более резко, и поэтому они не применяются на практике.
В компрессорах авиационных ГТД часто часто применяются компромиссные схемы, в которых уменьшение высоты лопаток достигается одновременным уменьшением наружного диаметра и увеличением внутреннего диаметра ступеней. При этом средний диаметр ступеней остаётся примерно постоянным (схема 5) или чаще в первых ступенях используется главным образом увеличение Dвт , а в последних – уменьшение Dк (схема 6).
Дата добавления: 2016-04-02; просмотров: 818;