2.2. Теоретический напор осевой компрессорной ступени.
Теоретический напор осевой компрессорной ступени определяется аналогично теоретическому напору центробежной компрессорной ступени. Учитывая, что для осевой ступени u1=u2=u
.
(2.1)
где с2u. с1u. w2u. w1u – проекции соответственно абсолютных и относительных скоростей на окружное направление на среднем диаметре (рис.2.3).
Полагая, что теоретический напор равен внутренней работе, затрачиваемой на сжатие газа массой 1 кг, его определяют из уравнения энергии как разность полных энтальпий в конце и начале процесса сжатия
.
(2.2)
Так как
;
следует
,
(2.3)
где l0=i3-i1 -теоретический напор ступени по статическим параметрам.
Из формулы (2.3) следует, что подводимая к рабочим лопаткам работа в общем случае идет на изменение как потенциальной, так и кинетической энергии сжимаемой среды. При выполнении равенства c3=c1 кинетическая энергия в ступени не изменяется, поэтому вся подводимая к рабочим лопаткам работа используется только для сжатия, такой режим работы будет наиболее оптимальным.
У вентиляторов выходная скорость больше входной, поскольку назначение вентиляторов – ускорение потока. В связи с этим за рабочими лопатками вентилятора не устанавливается направляющий аппарат.
2.3. Действительный (полезный) напор и изоэнтропийный кпд компрессорной ступени.
Подводимая к
рабочим лопаткам механическая энергия
(теоретический) напор не может быть
полностью использована для повышения
давления, так как часть ее в процессе
сжатия пойдет на преодоление потерь
энергии.
Потери энергии в решетках компрессорной ступени по природе аналогичны потерям в решетках турбинной ступени и разделяются на профильные, концевые, волновые и на потери, обусловленные взаимодействием решеток.
Если потери в рабочей решетке и направляющем аппарате обозначить соответственно через Δl1 и Δl2, то работа, пошедшая только на повышение давления определяется по формуле
la*=l0*-Δl1-Δl2 (2.4)
Работа la* , затрачиваемая ступенью только на повышение давления, называется действительным или полезным напором компрессорной ступени.
Действительный напор ступени равен работе изоэнтропийного процесса сжатия, поэтому также называется изоэнтропийным напором или изоэнтропийной работой сжатия.
.
(2.5)
Если действительный напор определяется по статическим параметрам, то
.
(2.6)
Степень совершенства компрессорной ступени характеризуется её изоэнтропийным КПД.
Под изоэнтропийным
КПД компрессорной ступени понимается
отношение действительного или полезного
напора (изоэнтропийной работы сжатия)
к внутренней работе сжатия 
.
С учетом выражений (2.2) и (2.5) получим
.
(2.7)
Если предположить, что с3=с1, то
.
(2.8)
Таким образом, для определения изоэнтропийного КПД компрессорной ступени необходимо знать параметры заторможенного потока пред ступенью и за ней.