Работа на окружности колеса ступени компрессора

РАБОТА НА ОКРУЖНОСТИ КОЛЕСА СТУПЕНИ КОМПРЕССОРА [c.34]

L принято называть работой на окружности колеса, потому что кроме этой работы (которую получает элементарная струйка, проходя через колесо), на валу ступени компрессора тратится еще работа на преодоление сопротивления трения боковых поверхностей колеса. Однако эта работа, приходящаяся на каждую элементарную ступень, ничтожно мала, поэтому ею часто пренебрегают, считая работу на валу ступени равной работе на окружности колеса. [c.35]

Для перехода от работы на окружности колеса к работе на валу ступени турбины Lt необходимо, как и для ступени компрессора, проинтегрировать Lu по всей высоте лопатки рабочего колеса и из полученного результата вычесть потери на трение диска рабочего колеса о газ, а также учесть некоторые другие виды потерь (см. ниже подразд. 5.5 и 5.6). [c.186]

Рассмотрим особенности возникновения срыва в нерегулируемом компрессоре при высоких значениях Лпр, близких к расчетным (йпр 1). В этом случае рассогласование ступеней невелико и на оптимальном режиме работы компрессора углы атаки на лопаточных венцах во всех ступенях также близки к расчетным. При уменьшении расхода воздуха наиболее резко будут увеличиваться углы атаки в последних ступенях компрессора и поэтому в рассматриваемом случае критические углы атаки будут достигнуты, прежде всего, в последних ступенях. Однако вследствие малого рассогласования ступеней углы атаки в остальных ступенях также будут близки к критическим. Возникновение срыва в какой-либо из последних ступеней, имеющих большие значения й, как указывалось, обычно сопровождается образованием срывной зоны значительных размеров и резким падением напора. Дросселирующий эффект, оказываемый срывной зоной на поток в соседних лопаточных венцах, и снижение расхода воздуха, вызванное падением напора (при неизменном сопротивлении сети), в условиях малых запасов по срыву в остальных ступенях приводят к очень быстрому (за несколько сотых долей секунды) распространению срыва на весь компрессор. При этом во всех ступенях наблюдаются мощные срывные зоны, охватывающие около половины окружности колеса и вращающиеся как одно целое примерно с той же угловой скоростью, которая характерна для последних ступеней (со = 0,1. ... ..0,4). [c.145]

Так как воздух при своем движении через компрессор сжимается, то площади проходных сечений последующих ступеней приходится делать меньшими, чем у предыдущих. При этом осевую скорость, которая выбирается из условия получения максимального к.п.д., стремятся сохранить для всех ступеней одинаковой или незначительно уменьшают ее с тем, чтобы не получились очень короткие лопатки на последних ступенях. Постоянство осевой скорости выгодно также и потому, что конструкция и форма всех лопаток при этом могут быть получены однотипными для всех ступеней компрессора, что имеет существенное технологическое значение. Уменьшение площади проходных сечений достигается либо уменьшением наружного диаметра при постоянном внутреннем диаметре, либо увеличением внутреннего диаметра при сохранении постоянным наружного диаметра всех колес. В первом случае получаются некоторые технологические выгоды, так как лопатки различных ступеней проще закреплять на барабане постоянного диаметра и, кроме того, разница в длинах лопаток первой и последней ступеней получается меньшей. Во втором случае лопатки отдельных последующих ступеней работают при больших окружных скоростях, что выгодно с точки зрения получения высокого напора во всех ступенях. В конструкциях ВРД встречаются обе указанные схемы проточной части. [c.116]

Пользуясь выведенными здесь соотношениями, можно получить полный расчет ступени осевого компрессора, задаваясь 77 и 0 или г/ и //. Основное отличие в расчете ступени осевого компрессора от центробежного состоит в том, что здесь мощность, затрачиваемая на сжатие воздуха, зависит от коэффициента ц, который может быть различен в центробежном же компрессоре при постоянной окружной скорости есть величина вполне определенная, характеризующая работу, переданную воздуху колесом. Коэффициенты г] и. ф или г и /i, которыми надо задаться для расчета ступени осевого компрессора, должны выбираться в строгом соответствии с опытными данными. [c.121]

Следует отметить, что коэффициенты скоростей газа в характерных сечениях ступени турбины в отличие от ступени компрессора определяются безразмерной работой колеса, т. е. не зависят от потерь в венцах. Согласно (95) с ростом окружной скорости необходимая закрутка потока на входе в рабочее колесо падает и, следовательно, потери в сопловом аппарате уменьшаются это связано с уменьшением коэффициента относительной скорости и угла поворота потока в рабочем колесе. [c.586]

При = 1 (в реактивных ступенях) давление создается в рабочем колесе, а направляющие лопатки служат лишь для изменения направления потока. Ступени с р = 1 обычно применяют при сравнительно малых окружных скоростях ( = = 160. .. 240 м/с для компрессоров стационарных ГТУ). Ступени с р = 1 лучше работают на нерасчетных режимах, чем ступени с PJJ =0,5. [c.416]

Стенки проточной части компрессора выполняют весьма важную роль эффективного устройства дополнительного дробления капелек воды в потоке сжимающегося газа, хотя это связано с потерей энергии и эрозией лопаток. Кроме того, капельки воды в проточной части хорошо перемешиваются с газом вследствие различных направлений векторов скорости капелек и газа. Все эти процессы способствуют улучшению теплообмена капель с окружающим газом и их испарению. Однако в результате действия центробежных сил некоторая часть крупных капель все же может попадать на корпус компрессора и образовывать на нем жидкую пленку, которая будет частично испаряться и стекать вниз. Для удаления воды из ступеней корпус компрессора в нижней части должен иметь дренажи. Как показали экспериментальные исследования [18], при работе мощных паровых турбин с высокими окружными скоростями рабочих колес (300—350 м/с) коэффициент влагоудаления из влажного пара под действием центробежных сил в последних ступенях турбин оказывается очень низким 2— 3% — за рабочими лопатками и 0,5—1% — за направляющим аппаратом. Такие же значения коэффициента влагоудаления, по-видимому, будут и в первых ступенях осевого (или центробеж- [c.47]

Основными параметрами, характеризующими работу центробежного компрессора, являются расход воздуха через компрессор, степень повышения давления и КПД компрессора. Применяемые в настоящее время для наддува двигателей внутреннего сгорания центробежные компрессоры имеют весьма широкий диапазон изменения этих параметров. Так, степень повышения давления меняется от 1,2 в компрессорах с приводом от вала двигателя, используемых в ряде случаев в качестве второй ступени наддува, до 3—3,5 и более в компрессорах форсированных комбинированных двигателей. В одной ступени возможно получение степени повышения давления порядка 10. В настоящее время считают целесообразным ограничивать степень повышения давления в центробежном компрессоре величиной примерно 3,5— 4,0, а при больших ее значениях переходят на двухступенчатый наддув. Окружные скорости рабочего колеса компрессоров современных комбинированных двигателей на периферии превышают 400 м/с, поэтому для обеспечения высокой прочности колеса необходимо применение высококачественных материалов. [c.114]

Типы элементарных ступеней с различной степенью реактивности. Распределение работы сжатия между рабочим колесом и направляющим аппаратом характеризуется степенью реактивности. На рис. 7.10 представлены треугольники скоростей для ступеней с Рк = 0,5 и рк = 1,0. В ступени первого типа работа сжатия распределена равномерно между рабочим колесом и направляюш,им аппаратом, лопатки конгруэнтны, треугольники скоростей симметричны. В ступени с Рк = 1,0 сжатие воздуха происходит только в рабочем колесе, направляющий аппарат служит лишь для поворота потока. По экономичности оба типа ступеней близки. При одинаковых значениях окружной скорости ступень с р = 1 создает больший напор. Однако такая ступень не может работать с большими окружными скоростями, так как при этом из-за возрастания ffijj число Мц,1 становится недопустимо большим. В компрессорах судовых ГТД обычно применяют ступени со степенью реактивности Рк == 0,5. В компрессорах авиационного типа в целях увеличения напора и уменьшения числа ступеней степень реактивности повышают вдоль проточной части. При этом число остается в допустимых пределах, так как на последних ступенях температура, а следовательно, и скорость звука имеют большее значение. Применив степень реактивности 0,7, можно получить ступень с осевым входом и не устанавливать входной направляющий аппарат перед первым рабочим колесом. [c.231]

Несмотря на большой объем работ по тензометрирова нию лопаток, достоверная экспериментальная информация, позволяющая сделать заключение и о Закономерностях, сопутствующих образованию разброса резонансных напряжений, ограничена. Это связано с тем, что тензометрированию подвергают обычно лишь шесть-семь лопаток рабочего колеса, которые выбирают произвольно. Однако даже в этом случае экспериментальные результаты иногда дают неплохое качественное соответствие с изложенным выше. Например, на рис. 9.10 показано экспериментально определенное в рабочих условиях распределение резонансных напряжений по восьми рабочим лопаткам первой ступени компрессора, колебания их возбуждались второй гармоникой. Поскольку при появлении разброса, обусловленного расслоением спектра, картина распределения напряжений должна повторяться в каждой полуволне деформации, то на рис. 9.10 четыре лолуволны, укладывающиеся по окружности диска при форме колеба ний с т — 2. [c.182]

Как было указано раньше, на пониженных оборотах углы атаки лопаток увеличиваются, на последних же ступенях они уменьшаются. Чтобы углы атаки лопаток не отклонялись в ту или другую сторону от своего расчетного значения, нужно в соответстви . с изменением осевой скорости на новом режиме изменить и окружную скорость. Для этого на первой ступени компрессора необходимо дополнительно уменьшить окружную скорость, а на последней ступени несколько увеличить ее. Таким образом, на пониженных оборотах для согласования работы крайних ступеней рабочие колеса первых ступеней должны вращаться с меньшим числом оборотов, чем последних (рис. 6.15). [c.163]

Уменьшение высоты лопаток от ступени к ступени может достигаться либо увеличением внутреннего диаметра, либо уменьшением наружного диаметра рабочих колес и неподвижных аппаратов, либо, наконец, одновременным изменением обоих диаметров. Возможные формы проточной части многоступенчатых одиоконтур--ных компрессоров показаны на рис. 3.8. По конструктивным и технологическим соображениям наиболее удобными являются схемы,, в которых либо наружный, либо внутренний диаметр у всех ступеней остается одинаковым (схемы У и 2). В схеме 1 средний радиус постепенно возрастает от ступени к ступени, что позволяет получить благодаря большим 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 счет этого уменьшить потребное число ступеней. Вместе с тем, при одних и тех же значениях Gb и Лк и одинаковой скорости на входе в схеме 1 высота лопаток в последних ступенях получается (из-за большего среднего диаметра) заметно меньшей, чем в схеме 2, что неблагоприятно сказывается на КПД ступеней. Кроме того, несмотря на уменьшение числа ступеней в схеме 1 (по сравнению со схемой 2), масса компрессора уменьшается при этом не очень сильно, так как последние ступени в схеме 1 получаются более тяжелыми из-за большего их диаметра. Таким образом, каждая из этих схем имеет свои достоинства и недостатки. [c.109]

Из сравнения треугольников скоростей для схем колесо — спрямляющий аппарат и направляющий аппарат — колесо следует, что при одинаковых относительных скоростях гпх на входе воздуха в ступень в последнем случае окружная скорость и получается меньшей. В соответствии с этим такая схема дает и меньший напор в ступени, так как нет основания предполагать, что АгУц в этой схеме можно допускать большими. Следовательно, такая схема компрессора выгодна тогда, когда мы хотим работать на пониженных окружных скоростях. В схеме направляющий аппарат — колесо в направляющем аппарате происходит не сжатие, а расширение воздуха, так как скорость на выходе из направляющего аппарата получается большей, чем скорость на входе в направляющий аппарат. Это обеспечивает высокий к. п. д. направляющего аппарата, однако адиабатическая работа направляющего аппарата получается отрицательной, а поэтому адиабатическая работа всей ступени оказывается меньшей, чем адиабатическая работа колеса. Назовем отношение адиабатической работы колеса к адиабатической работе всей ступени степенью реактивности ступени и обозначим ее через р, тогда [c.130]

Проектирование вентиляторов и компрессоров низкого и высокого давления современных ГТД сопровождается трудностями, присущими созданию авиационного осевого компрессора с высокой степенью повышения давления в ступени при высоком КПД и необходимом запасе устойчивости при работе в напорной системе двигателя. При этом одним из основных путей снижения массы и габаритных размеров авиационного компрессора является уменьшение его внешнего диаметра и числа ступеней. Применение трансзвуковых и сверхзвуковых ступеней позволяет при увеличенных значениях осевой скорости и относительной скорости потока (Мш1 = набегающего на рабочие лопатки, существенно увеличить удельную производительность, т. е. расход воздуха через площадь проходного сечения колеса, или увеличить степень повышения давления в ступени, т. е. уменьшить число ступеней. Специальным профилированием лопаток и рациональной организацией течения в межлопаточных каналах, а также применением повышенных по сравнению с дозвуковыми ступенями коэффициентов нагрузки можно достигнуть высоких значений КПД таких ступеней. В целом трансзвуковые и сверхзвуковые компрессорные ступени благодаря повышенным значениям коэффициентов нагрузки, специально спроектированным профилям и высоким окружным скоростям при использовании их в качестве первых ступеней вентилятора ДТРД или компрессора низкого давления ТРД могут обеспечить степень повышения давления = 1,4-ь1,8. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...