5. Схема проточной части.

На рис. 2.5 представлена схема проточной части радиальной одноступенчатой машины реактивного действия для сжатия и расширения газа.

Рассматривают следующие основные расчетные сечения: НН – начальное сечение (вход в машину или ступень); 11 – вход на лопатки рабочего колеса, для ТД это и выход из направляющего аппарата; 22 – выход из рабочего колеса, для компрессора это и вход в диффузор; КК – конечное сечение (выход из машины или ступени). Параметры состояния и скорости газа в расчетных сечениях отмечают индексами, соответствующими сечениям.

В компрессорную ступень газ поступает при начальном давлении p_н, которое обычно близко к атмосферному (кроме газовых дожимающих компрессоров, начальное давление которых больше атмосферного), с малой скоростью c_н (при входе на лопатки колеса она несколько увеличивается до c₁) и под влиянием поля центробежных сил перемещается к периферии колеса. При этом повышается давление газа и увеличивается кинетическая энергия. Затем газ проходит направляющий аппарат, где кинетическая энергия уменьшается, а давление увеличивается, и улитку или выходное устройство, в которых оставшаяся кинетическая энергия частично преобразуется в работу перепада давлений. Сжатый до давления p_к газ выходит из нагнетателя с небольшой скоростью c_к. Давление газа на выходе из колеса p_к>p₂>p_н.

В центростремительном ТД сжатый газ при давлении p_н с малой скоростью c_н входит в машину и практически с той же скоростью поступает в направляющий (сопловой) аппарат. Здесь происходит расширение газа до давления p₁ с соответствующим увеличением скорости до c₁ близкой или несколько превышающей скорость звука. Энтальпия газа при этом понижается. После направляющего аппарата, пройдя небольшой радиальный зазор, газ входит в криволинейные каналы, образованные лопатками колеса. В колесе продолжается расширение газа от давления p₁ до давления р2≈р_к, сопровождающееся понижением энтальпии газа. При движении по каналам колеса газ воздействует на лопатки, приводя колесо во вращение и передавая свою энергию на вал машины. При этом абсолютная скорость газа уменьшается с с₁ до с₂. Поток выходит из машины с давлением р_к и малой скоростью с_к.

6. Треугольники скоростей.

Каждая частица газа в колесе имеет скорость

где с, u и w – векторы абсолютной, окружной и относительной скоростей.

Э то уравнение изображается треугольником скоростей. Действительный пространственный поток заменяют осредненным по времени и шагу лопаток потоком: На рис. 2.4 показано меридиональное сечение проточной части ступени лопаточной машины (компрессора), где аа – осредненная линия тока. Поверхность вращения, проведенная через аа, представляет собой осредненную осесимметричную поверхность тока.

Меридиональную составляющую абсолютной скорости c_m можно представить как геометрическую сумму радиальной c_r и осевой c_a составляющих скорости: c_m=c_a+c_r.

Очевидно, c_r=w_r, c_a=w_a, c_m=w_m и

где c_u и w_u – тангенциальные составляющие абсолютной и относительной скоростей.

Знак плюс в этом уравнении берут в случае, если направление w_u совпадает с направлением окружной скорости u.