1.3.3 Диагональные компрессоры

Этот тип ступени компрессора занимает по параметрам промежуточное положение между осевой и центробежной.

Схема диагональной ступени компрессора представлена на рис.1.6. Чаще всего такие ступени променяют в сочетании с другими типами, о чём будет сказано ниже.

Рис.1.6

1.3.4 Комбинированные компрессоры

В ряде случаев недостатки и достоинства разных типов ступеней компрессоров можно снивелировать применяя их в разных комбинациях. На рис.1.7 показана схема осецентробежного компрессора, в которой центробежная ступень выполняет роль так называемой дожимной ступени.

Рис.1.7.

Такие решения дают положительные результаты в тех случаях когда, например, в осевом компрессоре при не больших расходах газа и высокой степени повышения давления лопатки последних ступеней становятся соизмеримы с величиной радиального зазора между торцами лопаток и корпусом. КПД компрессора резко снижается и замена нескольких осевых ступеней одной центробежной, при наличии резерва лобового габарита, позволяет повысить суммарный КПД компрессора и уменьшить число лопаток в нём. Такие схемы широко применяются в вертолётных ГТД, а также получают распространение в маршевых авиационных ТВД и ТРДД.

Известны примеры применения этих компрессоров в системах получения сжиженного газа и других промышленных установках

1.4 Лопаточные машины, отводящие энергию от газа. (Турбины).

Рабочий процесс в турбине характеризуется следующими параметрами:

p_т^* - степень расширения;

U_{т ср} - окружная скорость на среднем диаметре;

h_т^* - коэффициент полезного действия;

Т_г* - температура газа перед турбиной.

1.4.1 Осевые турбины

а) Одноступенчатые осевые турбины.

Ступень осевой турбины состоит из неподвижного ряда лопаток (соплового аппарата) и рабочего колеса (вращающийся лопаточный венец). Схема ступени турбины представлена на рис.1.8.

Рис.1.8.

Вследствие высокой температуры перед турбиной числа Маха на входе в лопатки рабочего колеса меньше 1,0, несмотря на высокий уровень скорости потока, поэтому турбины ГТУ, как правило дозвуковые.

В лопаточных венцах ступени турбины течение конфузорное, поэтому могут быть реализованы большие, чем в компрессоре степени расширения. Так, в одной ступени турбины p_т^* достигает значений 2...3,5 при КПД до 0,88...0,92 и U_{т ср}  порядка 320...400 м/с. Температура газа перед турбиной в ГТУ с неохлаждаемыми лопатками рабочего колеса находится в пределах 1100...1350 К, а с охлаждением лопаток рабочего колеса 1400...1700 к.

Достоинства одноступенчатых турбин:

- малые диаметральные габариты при больших расходах

рабочего тела;

- высокий КПД;

• простота компоновки в многоступенчатую схему.

Недостатки

- большое число деталей (лопаток) сложной формы;

- высокая стоимость материала и изготовления лопаток из

жаропрочных материалов.

б). Многоступенчатые осевые турбины.

По разным причинам турбины ГТУ и ГТД многоступенчатые. Это объясняется необходимостью срабатывания больших теплоперепадов, простотой компоновки осевых турбин в многоступенчатую схему. В ряде схем ГТУ, например с двухкаскадным компрессором турбина становится, как минимум, двухступенчатой. Кроме того известно, что КПД многоступенчатой турбины, как правило больше, чем в одноступенчатой и может достигать 94%.

Достоинства и недостатки многоступенчатых турбин совпадают с одноступенчатыми.