5.5. Характеристики нерегулируемых многоступенчатых компрессоров

5.5.1. Совместная работа ступеней в многоступенчатом компрессоре

Условиями совместной работы ступеней в МОК являются:

- равенство расходов воздуха через все ступени;

- равенство частот вращения всех ступеней.

Режим работы каждой ступени определяется параметром .От него зависят углы атаки на лопаточных венцах ()

На расчетном режиме работы нерегулируемого МОК для каждой ступени.

Для входа в первую и последнюю ступень запишем условие равенства расходов:

Равенства частот вращения для этих же сечений запишем как:

, откуда выразим

Поделим 1-е равенство на 2-е, получим:

, откуда

Поскольку , получим, что.

Аналогичное соотношение справедливо для любых двух ступеней МОК.

Можно приближенно принять, что . Тогда, еслии, все ступени работают на оптимальных режимах. Но еслиилиотличаются от расчетных, тообязательно изменяется, а значит, режимы работы отдельных ступеней отклонятся от оптимальных. Это явление называютрассогласованием ступеней.

Режим работы МОК определяется его и. Рассмотрим изолированно влияние этих факторов на рассогласование ступеней.

Рассогласование ступеней МОК при изменении

Рассмотрим случай снижения .снизится, значит,. Их этого следует, что наI ступени станет меньше, чем на последней, а значит, угол атаки на первой ступени будет больше, чем на последней.

При и сверхкритическом перепаде давлений на нем запишем баланс расходов для входа в последнюю ступень и дроссель:

, откуда следует, что .

Можно приближенно принять, что .

В то же время снижается, а значит, снижается и(в меньшей степени, чем падает , т.к. при снижениипонижается и температура на входе в последнюю ступень).

Т.о., несколько возрастает. (). Т.е. угол атаки на последней ступени уменьшается, и последняя ступеньоблегчается.

Но из-за снижения расхода воздуха () снижается, и она снижается сильнее, чем снижается. Поэтомуснижается, и тем сильнее, чем больше расчетное значение. Угол атаки на первой ступени возрастает, ступеньзатяжеляется.

При увеличении наблюдается обратная картина – первые ступени облегчаются, последние затяжеляются.

Качественный характер влияния на распределение углов атаки ступеней можно показать на рисунке:

При таком рассогласовании КПД первых и последних ступеней снижается, а режим работы средних ступеней остается близким к оптимальному. Изменение КПД компрессора при изменении объясняется путем анализа двух видов потерь в лопаточных венцах – волновых и на вихреобразование.

При небольшом снижении роль волновых потерь снижается, а рассогласование еще невелико, значит, режимы работы отдельных ступеней близки к оптимальным, и потери на вихреобразование отсутствуют. Т.О, КПД компрессора вырастет.

При большем снижении из-за роста влияния рассогласования КПД компрессора снижается, и тем сильнее, чем больше .

При повышении КПД снижается как из-за рассогласования, так и за счет роста волновых потерь.

Рассогласование ступеней МОК при изменении площади дросселя и

Рассмотрим случай . На расчетном режиме все ступени работают при.

Прикрытие дросселя ведет к снижению , а значит, и. В соответствии с характеристикойI ступени . Значит,. Т.е.снизится сильнее, чем. А у каждой последующей ступени изменение коэффициента расходабудет большим, чем у предыдущей ступени. Наиболее сильноизменяется на последней ступени.

Характер изменения коэффициентов расхода и связанных с ними углов атаки по ступеням МОК можно показать на рисунке: