49. Распределение параметров потока по длине ступени в активных и реактивных ступенях.

Рассмотрим особенности работы активной ступени ОК, в которой .

Пусть для простоты величина предварительной закрутки отсутствует, тогда из (2.18) следует, что. Кроме того, учитывая, чтои, получим схему ступени ОК и план скоростей для случая(рис 2,8).

Для того, чтобы реализовать условие , межло­паточные каналы РК имеют одинаковое сечение (см. рис. 2.8, а), поэтому вся удельная работатратится на повышение.

Работа сжатия в этом случае происходит только в НА, т.е. поэтому межлопаточные каналы НА выполнены с высокой сте­пенью диффузорности, а лопатки характеризуются относительно протяжённой и тонкой входной кромкой.

На рис. 2.8, б приведена схема изменения статического и полного давлений в ступени с. В этой связи следует еще раз подчеркнуть, что- возрастает лишь в том лопа­точном венце, в котором подводится(см. разд. 1.11). Поэто­му, несмотря на то, что в РК ступени свеличиныодинаковы, полное давлениевыше давления. В решётке же НА имеет место соотношение, так как часть энергии расходуется на преодоление сил трения.

Рассмотрим теперь работу ступени ОК, в которой (рис. 2.9).

Работа сжатия в этой ступени происходит только в РК, т.е.

откуда

В то же время

и, следовательно, . Для реализации этих условий меж­лопаточные каналы РК выполняются с большой степенью диффузорности; межлопаточные каналы НА выполняют лишь пово­ротную функцию, поэтому площадь их остается неизменной (см. рис. 2.9,а). Естественно, что статическое и полное давления в РК возрастают; в НА статическое давление не меняет­ся (, см. рис. 2.9, б), а полное даже несколько падаеттак как в реальном процессе.

Для построения плана скоростей ступени ОК при проанализируем выражения (2.18) и (2.19). Из (2.18) следует, что длядолжно выполняться условие:. Из (2.19) вытекает, что призакрутка. Значит, в ступе­ни сдолжна быть предварительная закрутка потока., направленная против вращения РК. Этому условию соответству­ет план скоростей, приведённый на рис. 2.9, в.

Рассмотрим теперь реактивную ступень ОК, у которой .

Как следует из определения самой степени реактивности, в этом случае

или, с учетом (1.30),

Тогда получим, что для ступени ОК с имеют ме­сто соотношения. Если предположить, что предварительная закрутка потока отсутствует, то план скоростей ступени примет вид, изображенный на рис. 2.10. Нетрудно видеть, что в этом случае

Анализ плана скоростей пока­зывает, что при величиныболее умеренные, чем в предыдущих случаях. Следовательно, в лопаточных венцах ступени сболее умеренные уровни потерь энергии и более высокий КПД вцелом.

Рассматриваемая ступень имеет преимущества и с конст­руктивной точки зрения: в силу равенства величин и, на лопаточных венцах РК и НА возникают одинаковые усилия со стороны газа, что очень важно для обеспечения вибрационной прочности. Кроме того, равенство углови, а такжеиспособствует проектированию однотипных (а значит и техноло­гичных) лопаточных венцов как для РК, так и НА.

Однако реализация плана скоростей, изображённого на рис. 2.10, сопряжена с трудностями. Дело в том, что угол пово­рота потока приможет превышать, значение которого лежит в пределах 20...30° (см. разд. 1.13). По­этому для снижения величиныприходится уменьшать ок­ружную скорость, но тогда падает значение, а следователь­но и. Поэтому представляет интерес изучение возможности проектирования ступеней ОК, у которых,, аисохраняют достаточно высокие значения.