6.2. Многоступенчатый компрессор

В одной ступени осевого компрессора сжатие воздуха небольшое (π_ст=1,2÷1,35) (см. п.2.1.2.2). Для получения необходимой степени повышения давления воздуха компрессоры выполняются многоступенчатыми (рис.2.12).

Длина лопаток РК и НА многоступенчатого компрессора по проточной части уменьшается. Если бы длина лопаток всех ступеней была одинаковой, то по мере сжатия воздуха скорость его движения резко уменьшалась. Как уже отмечалось (см. п.2.1.2.4), при малых скоростях движения воздуха снижается степень повышения давления в ступени. Поэтому для получения высокой напорности ступеней необходимо, чтобы осевая скорость потока была большой по всей длине компрессора. Это может быть обеспечено только уменьшением длины лопаток, следовательно, площадь проходного сечения проточной части на входе в компрессор (f_В) должна быть больше площади на выходе из компрессора площади (f_К).

При этом необходимо учитывать, что при уменьшении длины лопаток возрастают концевые и вторичные потери, в особенности потери, связанные с перетеканием воздуха через радиальный зазор. Поэтому длина лопаток меньше 30÷40 мм не допускается. Такое условие в современных компрессорах удается выполнить только при уменьшающейся по длине компрессора осевой скорости. Отношение осевых скоростей на выходе из компрессора (C_Кa) к его скорости на входе в компрессор (C_Вa) принимается 0,5÷0,6*.

Уменьшение поперечного сечения проточной части компрессора может осуществляться:

— при постоянном внешнем диаметре корпуса компрессора (D_K) и увеличивающемся внутреннем диаметре (диаметре втулки) (D_вт) (рис.2.12,а);

— при постоянном диаметре втулки и уменьшающемся диаметре корпуса (рис.2.12,б);

— при увеличивающемся диаметре втулки, уменьшающемся диаметре корпуса и постоянном среднем диаметре (рис. 2.12,в).

Наибольшее распространение получила первая схема (рис.2.12,а), так как она обеспечивает получение более высоких значений π_ст всех ступеней. Это объясняется следующим. Как было сказано ранее (см. п.2.1.2.6), с ростом окружной скорости движения лопаток РК увеличивается работа, подводимая к воздуху, возрастает степень повышения давления. При выполнении компрессора с постоянным диаметром корпуса (рис.2.12,а) окружная скорость лопаток РК от ступени к ступени возрастает, т.к. возрастает расстояние от лопатки до оси вращения ротора. Следовательно, увеличивается степень сжатия воздуха в компрессоре. В результате этого число ступеней можно сделать меньше.

Параметры многоступенчатого компрессора.