Тема 9 Схема и принцип работы ступени осевого компрессора (Кн1стр30).
Ступень осевого компр-ра сост-т из вращающ-ся рабочего колеса (РК) и неподв-го направл-го аппарата (НА). Рассечем ступень компр-ра цилин-кой поверхн-тью а—б, ось кот-ой совпадает с осью вращения колеса, а затем развернем это цилин-кое сечение на плоскость (р 2.6). На рис.2.5 и 2.6 приняты след-шие обозн-ния:
сеч-е 1—1 на вх в РК;
сеч-е 2—2 на вых из РК (и на вх в НА);
сеч-е 3—3 на вых из НА.
Рассмотрим течение в-ха ч-з решетки, образован6ные лопатками РК и НА.
Разберем случай, когда в-х п-д РК в своем абсолютном движ-ии имеет осевое напр-ние. Величина и напр-ние этой ск-сти опред-тся вектором с1.
Пусть РК вращ-ся с окружной ск-стью u. Для нахожд-ния вектора ск-сти w1 отн-но рабочих лопаток исп-зуем известное правила теор-кой мех-ки о том, что абс-ная ск-сть с1 равна сумме переносной (окружной) ск-сти u и относ-ной ск-сти w1, т.е.
с1 = u + w1
Треугольник, образованный из векторов с1, u, w1, наз-ся треугольником ск-стей на вх в РК. Во избежание срыва потока передние кромки раб-х лопаток необх-мо ориентировать по направлению вектора относ-ной ск-сти w1. Что же касается задних кромок, то их можно направить так, чтобы поперечное сеч-е на вых из канала f2к, образованного между соседними лопатками, было больше, чем сеч-е на вых f1к. Это объясняется след-щим: для сж-я в-ха на валу колеса ступени затрач-ся работа, чтобы увел-ть Рв-ха от знач-ия р1 до р2,
а можно реализовать, если канал между двумя лопатками ( дозв-го потока) сделать расширяющийся. При этом относ-ная ск-сть w2 на вых из канала будет меньше, чем w1
на вх.
Иначе говоря, каналы между соседними лопатками должны быть диффузорными. Чем больше степень диффузорности канала, тем больше степень повыш-ия давл-я рабочих лопатках.
Однако увел-ние степени диффузорности канала (увел-ние угла β2) может привести к срыву потока со «спинок» рабочих лопаток. На практике макс-ная степень диффузорности и макс-ная степень поворота потока (Δβ = β2–β1 ) выбир-ся из усл-я отсутсвия срыва.
Ск-сть в-ха за РК с2 опред-ся как векторная сумма относ-ной ск-сти w2 и окружной ск-сти u(смотри 2,6), т.е.
С2 = w2 + u
Ск-сть С2 по величине больше, чем с1 потому что она отклонена от осевого напр-ния в (от напр-ния с1) в сторону вращения к-са.
Задача НА закл-ся в том, чтобы направлять поток до первоначального направления. Для вып-ния этой функции задние кромки направляющих лопаток необх-мо направить так,чтобы ск-сть на вых из аппарата была параллельна или почти параллельна ск-сти с1.
Передние кромки во избежание срыва потока необх ориентировать по напр-нию ск-сти с2.
Примерный хар-тер измен-ия параметров потокавдоль оси ступени показан на рис 2.5.
Видно, что в рабочих лопатках относ- ная ск-сть умен-ся (w) , а давл-я и абс-ная ск-сть (с)
увел-ся. Одновременное увел-ние С2 и р2 объясняется тем, что РК сообщается внешняя работа. В НА внешняя работа не сообщается, поэтому здесь падение ск-сти приводит к увел-нию давл-ия.
Температура потока вследствие сж-я в-ха растет и в РК, и в НА.
Темп-ра и давл-е заторможенного потока в рабочих лопатках из-за подвода внешней ра-боты растут. В НА темп-ра заторможенного потока сохр-ся пост-ной, а давл-ие из-за гид-рав-ких потерь неск-ко падает.
Треугольники ск-стей на вх в РК и на вых из него (р 2.6) обычно совмешают на одном чертеже (так, чтобы вершины совпали) и наз-ют треугольниками ск-стей ступени комп-ра.
Из-за изменения осевых ск-стей (увел или постоян), плотность в-ха по ходу дв-ния увел-ся, и поэтому потребное проходное сечение умен-ся, то в концов пол-ются кор-кие лопат-ки,в кот-х возникают повыш-ные гидропотери. Из условии устойчивой работы КС тоже требует умен-ния ск-сти потока. Этими двумя причинами объясняется умен-ния осевой ск-сти в пределах ступени и,следовательно от ступени к ступени. Цель закрутки закл-ся в том, чтобы сохр-ить вел-ну относ-ной ск-сти w1 но умен-ть или увел-ть вел-ну окруж-ной ск-сти. Из рис2.8,если с1направить против вращ-ия к-са (с1и< 0), приведет к умен-нию окружной ск-сти и наоборот, если с1направить в сторону вращ-ия к-са (с1u> 0),-- к увел-нию (см. Рис 2.8,в). Закрутка по вращ-ию к-са приводит к значит-ному увел-нию окр-ной ск-сти(u) и напорности ступени.