20. Распределение работы и изменение параметров по ступеням компрессора.

Снижать работу сжатия в первых ступенях приходится по следующим причинам. Первые ступени работают при самой низкой температуре воздуха, и, следовательно, скорости звука самые меньшие. Поэтому повышение к напорности первых ступеней ограничивают из-за желания не увеличивать числа ив периферийных сечениях ступеней. Исключение составляет случай, когдав качестве I ступени используется сверхзвуковая ступень. Первые ступени имеют наименьший относительный диаметр втулки, т. е. самые длинные лопатки. Поэтому в корневых сечениях первых ступеней окружная скорость мала, что также требует снижения и коэффициентов напора для обеспечения приемлемой диффузорности канала. Помимо отмеченного существует еще одна причина снижения напора в первых ступенях. При снижении приведенной частоты вращения режимы первых ступеней смещаются по своим характеристикам в сторону срывных неустойчивых режимов, т. е. дополнительно нагружаются. Для объяснения причины снижения КПД в последних ступенях нам придется предварительно рассмотреть распределение осевой скорости по ступеням многоступенчатого компрессора. При сжатии воздуха в связи с ростом плотности по тракту компрессора высоты лопаток уменьшаются и для сохранения высоты лопатки на приемлемом уровне, когда концевые потери еще не очень велики, приходится снижать осевую скорость и, следовательно, коэффициент расхода . Однако, как видно из формулы (6.5), снижать невыгодно, поскольку для сохранения степени диффузорности приходится при этом снижать и и, следовательно, работу сжатия H_т. Поэтому в первых ступенях величину не снижают и иногда даже повышают, поскольку высота лопаток первых ступеней достаточно велика. Но в последних ступенях все же приходится снижать и, следовательно, работу сжатияH_т. Это обусловлено также желанием иметь пониженную скорость на входе в камеру сгорания. Следует при этом отметить, что снижение с_а в одной ступени не должно превышать значений 10-15 м/с. Кроме отмеченных обстоятельств, заставляющих снижать работу сжатия в последних ступенях, надо также иметь еще в виду, что на переменных режимах работы при увеличении частоты вращения последние ступени смещаются по своим характеристикам к срывным режимам работы, поэтому снижение работы сжатия позволяет увеличить запасы по срыву в этих ступенях.. Если среднее значение работы, затрачиваемой на сжатие и определяемой величиной , принять за 100 %, тов I ступени следует принимать,55-75 % этой величины, II – 75-90 % и последней ступени – 80-90 %.

21. Основные параметры многоступенчатых компрессоров. Связь адиабатической работы многоступенчатого компрессора и адиабатической работы его ступеней.

в ГТД используются многоступенчатые компрессоры (осевые или осецентробежные). При выборе параметров осевого многоступенчатого компрессора обычно бывает задана величина степени повышения полного давления . Затраченная работа на сжатие определяется при заданном , если известен КПД компрессора ():(6.37) затраченную работу можно выразить и через средний коэффициент напора и среднюю окружную скоростьu_к.ср=(u_кI+u_кz)/2 на периферии компрессора (при D_к≠const):

(6.38) где z – число ступеней компрессора. Из (6.37) и (6.38), При заданномчисло ступеней компрессора тем меньше, чем больше приведенная окружная скорость и чем больше средний коэффициент напора. После того, как произведен предварительный выбор числа ступеней, необходимо решить следующие вопросы

1. Распределить работу сжатия по ступеням. Равномерное распределение работы сжатия (напора) нерационально.

2. Учесть отличие в работе сжатия и в коэффициенте напора изолированной ступени и в ступени, работающей в системе много ступенчатого компрессора.

суммарная работа многоступенчатого компрессора равна сумме работ всех ступеней этого компрессора:

(4.50)

Тогда, с учетом определения внутреннего изоэнтропического КПД:

(4.51) Если, например, КПД всех ступеней равны, то

(4.52) но так как , то, следовательно, внутренний изоэнтропический КПД многоступенчатого компрессора меньше КПД его отдельных ступеней.