КПД элементарной ступени осевого компрессора
КПД элементарной ступени осевого компрессора определяется из уравнений энергий потока с учетом энергии сообщенной газу рабочими лопастями и энергии в направляющем аппарате (направляющие лопатки, решетка).
Если обозначить lр.к. и lн.а. как потери энергии в рабочем колесе и в направляющем аппарате, то теоретически энергию можно записать:
|
|
2 |
dP C2 |
C2 |
|
|
3 |
dP C2 |
C2 |
|
||||||
L |
|
|
|
|
2 |
1 l |
р.к. |
|
|
|
|
3 |
2 l |
н.а. |
||
т |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
Преобразуя, получим:
|
|
3 |
dP |
C2 |
C2 |
|
|
L |
|
|
|
3 |
1 l |
ст. |
|
т |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
где lст. – потери энергии ступени, равны сумме потерь энергии в рабочем колесе и в направляющем аппарате;
С1 – скорость входа потока в направляющий
аппарат; С2 – скорость выхода потока из направляющего
аппарата или входа на рабочие лопатки; С3 – скорость выхода потока из рабочих лопаток.
Действительная энергия будет меньше теоретической на величину потерь:
|
|
|
|
3 |
dP |
C2 |
C2 |
|
L L |
l |
ст. |
|
|
|
3 |
1 |
|
т |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
Степень аэродинамического совершенства ступени осевого компрессора оценивается внутренним КПД:
i |
L |
(1) |
|
Lт |
|||
|
|
|
|
|
3 |
dP |
|
C2 |
|
C2 |
|||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
i |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
3 |
dP |
|
C2 C2 |
||||||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lст. |
||
|
|
|
|
3 |
2 |
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Если процесс в ступени политропный, то действительная удельная энергия ступени определяется по выражению:
|
n |
|
|
P3 |
n 1 |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
n |
|
|
C3 |
C1 |
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
L |
|
R T1 |
|
|
|
|
|
2 |
||
n 1 |
P |
|
|
|||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В этом случае внутренний КПД ступени i . называют внутренним политропным КПД ступени.
Оценка совершенства компрессоров с неинтенсивным охлаждением производиться с помощью изоэнтропного КПД. Поэтому для осевых компрессоров удобно применять внутренний изоэнтропный КПД, значение которого можно вычислить по выражению (1) полагая, что процесс в системе изоэнтропный.
Внутренний изоэнтропный (адиабатный) КПД может быть вычислен используя параметры торможения:
|
|
|
|
* |
k 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
k |
||||||
|
|
|
|
P3 |
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
P* |
|
|
|
|
|
iа |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
T * |
1 |
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
3 |
||||
|
|
|
|
T * |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
h* |
h* |
ia |
3a |
1a |
||
|
|
h* h* |
||
|
|
|
3 |
1 |
где |
h3*a , h1*a - теоретические значения энтальпий, |
|
при параметрах торможения; |
|
h3* , h1* - действительные значения |
|
энтальпий, при параметрах |
|
торможения. |
КПД изоэнтропный (адиабатный) и КПД внутренний (политропный) ia и iп практически одинаковы и отличаются на 0,5 %. Поэтому вполне возможно использование ia который лежит в
пределах:
ia 0,85 0,95
Степень реактивности ступеней осевых компрессоров.