1.Основные требования к лопаточным машинам. Основные параметры, характеризующие компрессор.

Требования:

1. Минимальные габаритные размеры и масса, Уменьшение габаритных размеров и массы лопаточных машин достигается в результате увеличения скоростей рабочего тела по тракту машины и увеличения энергии, подводимой (отводимой) к рабочему телу в каждой ступени, в том числе и из-за увеличения окружных скоростей лопаток. Применяют новые, более совершенные материалы.

2. Высокий коэффициент полезного действия (КПД), обеспечивающий получение низкого удельного расхода топлива, увеличение дальности.

3. Благоприятное протекание характеристик важно для авиационных ГТД, являющихся многорежимными, широкодиапазонными. Необходимые характеристики получают рациональным выбором самого расчетного режима, определенным нагружением отдельных ступеней и регулированием, (поворачивающиеся лопатки, перепуски воздуха и др.).

4. Надежность и живучесть, прочность, износ, диагностика являются важными вопросами при проектировании и эксплуатации.

5. Технологичность,

6. Мобильность создания и возможность модернизации.

Геометрические параметры ступени.

Характерным размером ступени является наружный диаметр на входе в РК D_к1. Относительная высота лопатки характеризуется величиной относительного диаметра втулки =D_вт1/D_к1.

Удлинение лопаток: если определить высоту лопатки по входу h_л=(D_к1–D_вт1)/2, то отношение высоты лопатки к хорде на среднем диаметре и определяет удлинение лопатки =h_л/b_ср. Удлинения лопатки изменяются в широких пределах от 3,5-4,5 до 1,5-2,5.

«Парусностью» - отношение хорд лопаток в периферийном и втулочном сечениях b_к/b_вт.

Кинематические и газодинамические параметры ступени.

В качестве характерной принимается окружная скорость на периферийном диаметре r_к во входном сечении u_к1. Величина окружной скорости во многом определяет величину напора ступени и других важнейших параметров ступени. В современных компрессорах и вентиляторах величина u_к1 доходит до значений 450-600 м/с.

Осевая компонента абсолютной скорости с_1a определяет объемный расход рабочего тела через единицу проходного сечения. Величина c_1a изменяется в широких пределах: в первых ступенях 200-230 м/с, в последних 80-100 м/с. Наряду с размерной величиной осевой компоненты скорости часто употребляется безразмерная величина =с_а/u_к1, называемая коэффициентом расхода.

2.Формула Эйлера. Теоретический и затраченный напор.

- Это уравнения Эйлера для компрессора и турбины, в т.ч. для машины в целом

Отношение мощности к секундному расходу представляет собой удельную работу (у компрессора называемую также напором).

Теоретическая работа элементарной ступени компрессора (теоретический напор) и теоретическая работа элементарной ступени турбины:

также называют обычно формулами Эйлера.

Для ступени осевой турбомашины, у которой u₂≈u₁, уравнения Эйлера для компрессора и турбины:

Выражения для удельных теоретических работ компрессора и турбины:

Для осевых турбомашин, у которыйх u≈const (на входе в венец и на выходе из него) теоретический напор компрессора и работа турбины определяются по уравненяим (2.25), учитывая, что вторые члены близки к нулю.

- называется коэффициентом затраченного напора (H_z=L_к.ст – затраченная работа);

- называется коэффициентом теоретического напора.

Коэффициент теоретического напора при постоянной величине c_1a тем больше, чем больше торможение потока в ступени. В свою очередь торможение потока тем больше, чем больше угол поворота потока, чем больше торможение осевой скорости и чем больше увеличение радиуса струек тока (r₂>r₁). Упрощенные зависимости для коэффициента теоретического напора при u₁=u₂(r₁+r₂) и с_1a=с_2u:

В этом случае, т.к. с_2u=u–w_2u, а c_1u=u–w_1u, то