2.1.3. Кинематические и гахзодинамические параметры
В
качестве характерного кинематического
параметра принимается окружная скорость
на входном периферийном диаметре РК.
Это максимальная окружная скорость,
которая во многом определяет величину
напора ступени
и других выжнейших параметров. В
современных компрессорах
.
Осевая
составляющая скорости
определяет расход воздуха через ступень.
Для первых ступеней
;
для последних ступеней
.
Наряду с размерной осевой скоростью
часто употребляют безразмерную величину
,
называемую коэффициентом расхода,
который связан с элементами треугольника
скоростей соотношением
,
и изменяется для выполненных ступеней
в пределах
.
Наибольшие
скорости возникают в ступени осевого
компрессора в двух сечениях:
-
на входе в РК;
- на входе в НА. Поэтому в качестве
характерных параметров принимаются
приведенные скорости
и
,
где
,
,
Ступени считаются дозвуковыми при
и
;
трансзвуковыми при
и
;
сверхзвуковыми
при
и
.
2.1.4. Энергетические параметры
Основной
энергетической характеристикой ступени
компрессора является теоретический
напор или полная удельная работа ступени
,
которые для современных ступеней
изменяются в достаточно широких пределах
15...45 кДж/кг и являются недостаточно
информативными, т.к. зависят от многих
физических величин (температуры,
скорости, геометрии).
Гораздо
удобней пользоваться безразмерными
(относительными) энергетическими
характеристиками. К таковым относятся
степень повышения давления в ступени
компрессора
,
политропический КПД -
и коэффициент теоретического напора
.
Эти параметры зависят от типа ступени
имеют следующие значения:
|
|
|
|
Дозвуковые ступени |
1,15...1,4 |
0,88...0,91 |
0,15...0,25 |
Трансзвуковые |
1,4...1,8 |
0,85...0,88 |
0,25...0,35 |
Сверхзвуковые |
1,9...2,5 |
0,8...0,85 |
0,3...0,4 |
В указанных интервалах изменения параметров большим значениям соответствуют большие значения и меньшие значения .
Величина коэффициента теоретического напора ограничена для каждого из типов ступеней в силу причин, которые будут рассмотрены позже. А сейчас рассмотрим от каких параметров зависит величина . Сделаем элементарное преобразование уравнения Эйлера.
Н
а
основании геометрических соотношений
плана скоростей (рис. 2.4)запишем
следующие выражения для компонент,
входящих в полученное выражение.
; 
;
; 
;
С учётом этих соотношений получим:
. (2.2)
Для
того, чтобы из последнего выражения
получить коэффициент теоретического
напора
,
перейдём от средней скорости
к периферийной(поконцам лопаток)
и запишем:
, (2.3)
где
и
–коэффициенты расхода РК и НА
соответственно.
Коэффициент
теоретического напора
при постоянной величине входной расходной
(осевой) скорости
тем больше, чем больше торможение потока
в ступени. В свою очередь торможение
потока тем больше, чем больше угол
поворота потока
,
чем больше торможение осевой скорости
и чем больше увеличение радиуса струек
тока
.
В разных типах ступеней эти составляющие
имеют разный удельный вес. В осевых
ступенях основной вклад в торможение
потока вносит поворот потока
, в диагональных
и
,
а в центробежных
,
и
.
Поэтому в упрощённом виде для осевых
ступеней можно записать:
. (2.4)
Величина коэффициента теоретического напора характеризует нагруженность ступени в целом. Распределение изоэнтропической работы сжатия между РК и НА характеризуется величиной степени реактивности ступени.
. (2.5)
Перейдём
от энергетических параметров к
кинематическим. Для этого будем считать,
что
и с учётом соотношений:
при
Получим выражение для степени реактивности:
. (2.6)