Центробежный компрессор

В ряде конструкций ГТД находит при­менение центробежный компрессор. Его применение целесообразно в качестве последней ступени компрессора газогенератора ТРДД с высокими значениями двухконтурности и степени повы­шения давления. Рассмотрим методику определе­ния осевой силы, действующей на рабочее колесо такой сту­пени.

В качестве примера рассмотрим конструкцию с полуоткры­тым рабочим колесом, с лабиринтным уплотнением на задней сто­роне диска (рис. 1.4.).

Рис. 1.4. Центробежный компрессор

Осевое усилие, действующее на рабочее колесо ступени, опре­деляется:

, (1.7)

где — осевое усилие, действующее на передний торец рабо­чего колеса; - осевое усилие, действующее на внешнем участ­ке заднего торца и равное ; - осевое уси­лие, действующее на участке уплотнения ; - осевое усилие, действующее на внутреннем участке равное .

Усилие , возникающее от статического давления потока слева, на участке определяется исходя из приближенной квадратичной оценки изменения давления по радиусу:

Усилие, соответствующее этому распределению давления, можно определить по формуле

(1.8)

Общее усилие на передний торец рабочего колеса равно

(1,9)

Величина усилия в уплотнении Р_у определяется из условия изменения давления на участке d₂ –d₁ по линейному закону от P₂ до P¹₂. Взяв среднее значение, величину силы можно подсчитать по формуле

(1.10)

Общее осевое усилие центробежного колеса можно предопре­делять при проектировании, выбирая необходимое расположение лабиринтного уплотнения, т.е. размеры и и давление .

Газодинамические силы, действующие на стенки лопаточного диффузора центробежного компрессора, определяются как геометрическая сумма сил осевого и радиального направлений (рис.1.5.).

(1.11)

(1.12)

, (1.13)

где - давление на входе и выходе лопаточного диффузора (направляющего аппарата); - скорости воздуха в соответствующих сечениях; .

Рис. 1.5. Лопаточный диффузор центробежного компрессора

Для определения силы действующей на фланцы крепления патрубка, необходимо учесть давление воздуха на наружную поверхность. Для увеличения запаса прочности этой силой можно пренебречь.

Камера сгорания

Осевая газодинамическая сила, действующая на весь узел камеры сгорания в целом, может быть рассчитана по формуле:

, (1.14)

где: — статические давления и осевые скорости газа на входе и выходе камеры сгорания (рис. 1.6);

Рис. 1.6. К расчету осевой силы камеры сгорания

; .

Осевая сила камеры сгорания действует в сторону компрессора и достигает величин, превышающих величину тяги двигателя.