13. Компрессоры.

13.1 Степень повышения давления, работа сжатия и кпд, компрессорной ступени

При идеальном процессе сжатия в условиях отсутствия теплообмена с окружающей средой и вязкости (кривая 1-З_ад на рисунке 13.1.1). Работа в этом случае ,

где . Обычно оперируют полными параметрами, т.е .

В действительности выделение тепла трения в процессе сжатия при отсутствии теплообмена с окружающей средой ведет к увеличению энтальпии и энтропии рабочего тела (кривая 1-3 на рисунке 13.1.1).

Выражение для адиабатного КПД (пренебрегая отличием теплоемкости в идеальном и реальном процессах):

. КПД в параметрах торможения: .

С учетом с3 работа сжатия в ступени: ,

где - тепловое сопротивление, учитывающее повышение температуры вследствие трения: .Политропный КПД:

Адиабатный КПД ступени осевого компрессора обычно равен 0.83-0.89.

13.2 Газодинамические и геометрические параметры осевой компрессорной ступени

Газодинамические параметры. Если ступень принята с закруткой на входе по вращению, т.е. . По формуле Эйлера при : .

Но если принять что в большинстве случаев имеет место, то: .

Используются понятие коэффициента расхода: с_а/u_н, обозначается или . Выражение для коэффициента расхода подставим в формулу для напора и получим .

Из газодинамики турбомашин следует, что характер обтекания лопаток потоком тела определяется не собственно скоростью течения, а числом Маха потока, набегающего на лопатки, а именно M_w1, иногда М_с2:

, ,где , .

Безразмерное отношение h_ст к u² и называется коэффициентом теоретического напора (в некоторых источниках ).

С одной стороны , с другой - , поэтому можно записать т.е. коэффициенты расхода и теоретического напора связаны между собой.

Энергия, передаваемая в ступени рабочему телу, распределяется между рабочим колесом и направляющим аппаратом в соответствии со степенью реактивности ступени: . Степень реактивности можно выразить через скорости потока, в этом случае говорят о кинематической степени реактивности . Обычно в ступенях осевого компрессора .

Геометрические параметры. Характерными размерами ступени являются среднегеометрический и среднеарифметический диаметры: , .Среднегеометрический делит проточную часть на два равновеликих кольца.

Важный геометрический параметром РК - втулочное отношение - .

Ступень характеризуется также удлинением лопаток, для рабочего колеса . Где - высота лопатки РК на входе, а - хорда лопатки РК на среднем диаметре. Удлинение лопаток НА . Парусность лопаток и предпочтительна больше 1,0.

Число лопаток колеса может изменяться в широких пределах в зависимости от удлинений рабочих лопаток.

Удлинения лопаток через хорду связаны с густотой решетки , которая обычно находится в пределах 0,5...2,0. Чем гуще решетка, тем больше отклонение потока в ней можно получить, выражаемое или При малых значениях и больших углах поворота растет локальная диффузорность, ведущая к срыву потока При больших значениях растут потери трения в решетке, оптимальная густота для дозвуковых ступеней обычно 1,0...1,2. Для транс- и сверхзвуковых ступеней оптимальная густота выше.