Вопрос № 31. Конструкция центробежного компрессора гтд.

Компрессором называется машина, сжимающая газ (воздух) и перемещающая его из области низкого в область вы­сокого давления.

К компрессорам, устанавливаемых на газотурбинные двигатели, предъявляются ряд общих и специальных требований, основными из которых являются:

1. Обеспечение заданной степени повышения давления воздуха при высоком коэффициенте полезного действия.

2. Компрессор должен работать устойчиво во всем диапа­зоне режимов работы двигателя.

3. При заданной степени повышения давления воздуха и производительности, компрессор должен; обладать минимальными весом и габаритами.

4. Компрессор должен быть прост и надежен в эксплуата­ции. Перечисленным требованиям больше всего отвечают два типа лопаточных машин: центробежный и осевой компрессо­ры, которые и получили в ГТД самое широкое применение.

Схема устройства и принцип действия центробежного компрессора

 

Рис.2

Рис. 1

 Центробежным называется такой компрессор, сжатие воз­духа на колесе которого осуществляется за счет действия центробежных сил инерции на массы воздуха, увлекаемые во вращательное движение совместно с колесом компрессора. Центробежный компрессор (ЦК) состоит из (рис.1) входного патрубка (1), рабочего колеса (РК)(2), диф­фузора (3), выходных патрубков (4), и корпуса компрессора (5).  Входной патрубок — это часть входного устройства дви­гателя. Рабочее колесо представляет собой диск с торцевы­ми радиальными лопатками, образующими расширяющиеся межлопаточные каналы. Диффузор (рис. 2) выполнен в виде расширяющегося ка­нала, образованного между стенками корпуса. Диффузор де­лится на безлопаточный (щелевой) а и лопаточный б. Безлопаточный представляет кольцевую щель между торцом ра­бочего колеса и лопаточным диффузором.

  Лопаточный диф­фузор образован системой лопаток, расположенных по окружности вокруг колеса компрессора, с расширяющимися каналами по направлению движения воздуха.   Выходные патрубки — это расширяющиеся каналы, рас­положенные по окружности вокруг диффузора.    Принцип действия ЦК состоит в следующем. Рабочее ко­лесо (РК) приводится во вращение турбиной двигателя. Вра­щаясь вместе с колесом, воздух под действием центробежных сил инерции отбрасывается к периферии, приобретая на вы­ходе из РК большую скорость. За счет этого на входе в РК образуется большое разряжение, вызывающее поступление в РК свежих порций воздуха. Проходя через расширяющиеся межлопаточные каналы РК, воздух сжимается за счет пре­вращения части кинетической энергии потока воздуха в по­тенциальную энергию давления. Из РК воздух поступает в диффузорную систему (безлопаточный и лопаточный диффу­зоры), где воздух продолжает сжиматься за счет дальнейше­го торможения потока и превращения кинетической энергии в энергию давления. Сжатие воздуха продолжается и за счет торможения потока в расширяющихся каналах выход­ных патрубков.

Центробежные компрессоры (ЦБК) классифицируются:

– по конструкции входа: с односторонним и двухсторонним входом;

– по конструкции лопаток рабочего колеса: компрессоры с радиальными лопатками и с лопатками, расположенными под углом к радиусу. При наклоне лопаток против вращения повышается напорность ступени компрессора без увеличения окружной скорости и диаметра колеса, но снижается КПД ступени;

– по типу рабочего колеса: компрессоры с открытой, полуоткрытой и закрытой крыльчаткой;

– по числу ступеней сжатия: одно-, двух- и многоступенчатые. Усложнение конструкции двух- и многоступенчатых центробежных компрессоров вызывается трудностью подвода воздуха к последующим ступеням.