Газодинамические и кинематические параметры

К ним относятся следующие параметры.

1. Степень повышения давления в ступени

, или в параметрах заторможенного потока: .

Обычно степень повышения давления в одной осевой ступени не превышает значений 1,3…1,5. В одноступенчатых вентиляторах ТРДД она может достигать 1,6…1,7.

2. Адиабатная работа сжатия воздуха в ступени

Это работа, которую необходимо затратить на повышение давления потока воздуха в адиабатном процессе. Согласно уравнению Бернулли, для ступени компрессора при отсутствии гидравлических потерь работа, затрачиваемая на вращение ступени, была бы равна

.

Но, согласно уравнению сохранения энергии, в таком случае . Из сопоставления этих двух уравнений следует, что работа, которую необходимо затратить на повышение давления потока воздуха в адиабатном процессе13_ад(адиабатная работа ступени), равна

или

.

В параметрах заторможенного потока адиабатная работа ступени (называемая также адиабатным напором) равна:

3. Кпд ступени

Работу, потребную для заданного повышения давления воздушного потока в адиабатном процессе (т.е. адиабатную работу), принято считать полезной работойступени компрессора. Ее отношение к затраченной на повышение давления работе характеризует степень совершенства рабочего процесса ступени и называетсяадиабатным КПДступени.

Согласно уравнению Бернулли, работа, затрачиваемая на вращение колеса ступени, равна

,

из которой непосредственно на повышение давления воздуха затрачивается работа L_п.сти связанная с этим процессом работа сил тренияL_r. Следовательно, адиабатный КПД ступени компрессора равен

, т.е.

Таким образом, адиабатный КПД ступени учитывает гидравлические (и тепловые () потери в процессе повышения давления воздуха в ступени.

В инженерных расчетах обычно используется адиабатный КПД ступени в параметрах заторможенного потока. В этом случае полезной работой следует считать, а вся работа, затраченная на вращение колеса ступени, идет на повышение полного давления и на преодоление гидравлических потерь (с учетом теплового сопротивления). Поэтому адиабатный КПД ступени в параметрах заторможенного потока (сокращенноКПД ступени) равен

.

Так как согласно уравнению сохранения энергии для ступени компрессора

,

то с учетом сказанного выше можно записать:

.

Значения в первых ступенях компрессоров современных ГТД имеют порядок 0,83…0,85, а в средних ступенях достигают 0,88…0,90 и более (до ~ 0,92), что свидетельствует о достаточно высоком совершенстве всех ступеней компрессора.

4. Окружная скоростьна наибольшем (внешнем) диаметре РК на расчетном режиме в современных компрессорахu_к = 400...500 м/с.

Это значение ограничивается как прочностью лопаток и диска рабочего колеса, так и снижением КПД ступени при возрастании u_к.

5. Числа Маха на входе в рк и на.

, и ,

где скорость звука в потоке воздуха перед РК или НА.

По уровню чисел М набегающего на лопатки потока осевые ступени принято разделять на:

• дозвуковые, в которых значенияM_w1и М_c2на расчетном режиме ни на одном радиусе не превышают единицу;

• сверхзвуковые, в которых по всей высоте лопатки М_w1>1 или М_c2>1;

• трансзвуковые (околозвуковые), в которых скоростьw₁(илиc₂) изменяется по радиусу от сверхзвуковой до дозвуковой.