3.3.6. Типы ступеней

Вид треугольников скоростей и плана скоростей ступени, рас­положение лопаток в решетках РК и НА, определяются степенью реактивности ступени. В компрессорах применяют ступени с = = 0,5 ... 1,0. Рассмотрим особенности основных схем ступени.

Если , то все повышение давления воздуха осуществляется в РК. Потребная для этого случая величина определяется из (3.14):

, откуда и

что говорит о том, что предварительная закрутка должна быть вы­полнена против хода и равна, так же как закрутка на выходе из РК, половине закрутки воздуха в РК. План скоростей ступени с

Рис. 3.10. Планы скоростей ступеней с различными

показан на рис. 3.10, а. Относительные скорости в РК достигают больших значений, что приводит к потерям; лопатки оказываются перегруженными, поэтому такие ступени практически не встречаются.

В ступени с направлена по вращению РК (по ходу), что видно из (3.14):

, откуда следует

План скоростей такой ступени показан на рис. 3.10, б. Треуголь­ники скоростей расположены симметрично относительно оси ступени, скорости и углы потока в РК и НА одинаковы, работа сжа­тия распределяется поровну между РК и НА, лопатки нагружены в равной степени, и они могут иметь одинаковые профили и раз­меры. Для дозвуковых ступеней на входе в РК и НА ограничена, поэтому закрутка по ходу позволяет увеличить u и работу сту­пени. Ступень с применяют в качестве первой дозвуковой ступени, или второй, если первая сверхзвуковая.

Величина характерна для ступени с осевым вхо­дом, план скоростей которой показан на рис. 3.10, г. Наличие та­кой первой ступени исключает применение ВНА. Ступень получи­ла широкое распространение в качестве первой ступени с около­звуковой или сверхзвуковой скоростью.

Ступени с (рис. 3.10, в), в которых все повышение дав­ления происходит в НА, а в РК — только разгон потока, практически

не встречаются, так как отличаются большими потерями в НА из-за высоких абсолютных скоростей воздуха, в них на­столько велика, что скорость с₂ становится больше местной скоро­сти звука, поэтому требуется специальное профилирование лопа­ток. Лопатки НА такой ступени перегружены в механическом от­ношении.

Форма плана скоростей определяется четырьмя независимыми параметрами — и, и . Три из них можно получить с по­мощью коэффициента расхода и коэффициента теоретического на­пора, введенных для удобства газодинамического расчета ступени и оценки ее работы.

Коэффициент теоретического напора представляет собой отно­шение теоретического напора ступени к работе, которая могла бы быть сообщена 1 кг воздуха при , т.е. :

(3.15)

По известной величине можно определить окружную скорость, обеспечивающую получение нужного :

(3.16)

Этот же коэффициент, где работа ступени выражена через (формула 3.12)

позволяет получить значение закрутки воздуха в РК

(3. 17)

Коэффициент расхода определяет объемный расход воздуха на входе в РК

(3. 18)

С его помощью можно найти осевую скорость

(3. 19)

Наконец, величина может быть определена по формуле

(3.20)

полученной из выражения для определения степени реактивности РК (уравнение 3.14).

По полученным значениям и, , и с_а параметры плана скоростей определяются с помощью следующих соотношений:

; ;

; ;

;

.