Схемы и основные параметры турбомашин, подводящих энергию к газу. (Компрессоры)

Компрессоры характеризуются следующими параметрами:

p_к^* - степень повышения полного давления;

u_k - окружная скорость на периферии лопатки;

h_к^*- полезный эффект (коэффициент полезного действия);

В зависимости от величины степени повышения давления лопаточные машины, подводящие энергию к газу разделяют [3] на:

- вентиляторы, если p_к^* Ј 1, 15 (в двухконтурных ТРД вентилятором называют компрессор низкого давления. У него p_к^* может быть больше 1.15);

- компрессоры, если p_к^* более 1, 15;

1.3.1 ОСЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

а) Одноступенчатый осевой компрессор. Ступень осевого компрессора состоит из ряда лопаток рабочего колеса (вращающийся лопаточный венец) и ряда лопаток направляющего аппарата (неподвижный лопаточный венец)-на выходе из компрессора. Этот лопаточный венец называют спрямляющим аппаратом, т.к. по техническим условиям поток из компрессора должен иметь осевое направление такой состав имеет обычно сверхзвуковая ступень (Рис.1.3).

Рис.1.3. Рис.1.4.

В дозвуковом одноступенчатом компрессоре перед рабочим колесом обычно устанавливают дополнительный лопаточный венец, называемый " входным" направляющим аппаратом (ВНА) (Рис.1.4.).

Примерные значения основных параметров одноступенчатых компрессоров приведены в таблице 1.

Таблица 1

	pк*	uk	hк*
Дозвуковая ступень	1.2-1, 5	300-360	0, 88-0, 92
Сверхзвуковая	1, 5-2, 1	420-470	0, 82-0, 85
Трансзвуковая	1, 4-1, 7	360-420	0, 85-0, 87

 

Достоинства осевых одноступенчатых компрессоров:

-высокий уровень КПД,

-высокая производительность при малых лобовых габаритах,

-простота компоновки в многоступенчатую схему.

недостатки:

-большое число деталей сложной формы,

-относительно узкий диапазон рабочих режимов,

-высокая чувствительность к попаданию посторонних предметов.

б) Многоступенчатые осевые компрессоры.

Простота компоновки осевых ступеней в многоступенчатую схему обусловило широкое распространение осевых многоступенчатых компрессоров в различных газотурбинных и иных установок.

Число ступеней диктуется заданной величиной степени повышения давления. Значение p_кS^* получают перемножением p_кi^* в каждой ступени. Многоступенчатым компрессорам присущи достоинства и недостатки одноступенчатых, причем основным недостатком является большое число деталей сложной формы (лопаток). Улучшение характеристик получают применением двухкаскадных схем и средств регулирования.

1.3.2 РАДИАЛЬНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

В радиальных компрессорах газ выходит из рабочего колеса от центра в радиальном направлении, поэтому их называют центробежными (ЦБК). Одна из схем, применяемых в авиационных ГТД приведена на рис.1.5.

 

Рис.1.5.

Видно, что в ступени центробежного компрессора больше составных частей и поток при движении по колесу изменяет направление.

Однако разница окружных скоростей между входом и выходом из колес позволяет получать большие значения p_к^* одной ступени ЦБК, чем в осевой ступени компрессора. Так, при U к=450-500 м/с можно получить p_к^* = 5-6.

Поскольку скорость газа на выходе из рабочего колеса очень большая приходится за ним ставить несколько ярусов устройств-диффузоров для того, чтобы снизить кинетическую энергию и преобразовать её в давление. Наличие большого количества элементов не позволяет получать высокие значения КПД в ступени ЦБК. Кроме того, этот компрессор уступает осевому по параметру лобовой производительности.

НЕДОСТАТКОМ центробежного компрессора является трудность компоновки многоступенчатых схем. В этом случае его эффективность резко снижается. В стационарных и наземных установках этот недостаток в значительной степени парируется постановкой промежуточных газоохладителей.

1.3.3 ДИАГОНАЛЬНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Этот тип ступени компрессора занимает по параметрам промежуточное положение между осевой и центробежной.

Схема диагональной ступени компрессора представлена на рис.1.6. Чаще всего такие ступени променяют в сочетании с другими типами, о чём будет сказано ниже.

Рис.1.6

1.3.4 КОМБИНИРОВАННЫЕ КОМПРЕССОРЫ

В ряде случаев недостатки и достоинства разных типов ступеней компрессоров можно снивелировать применяя их в разных комбинациях. На рис.1.7 показана схема осецентробежного компрессора, в которой центробежная ступень выполняет роль так называемой дожимной ступени.

Рис.1.7.

Такие решения дают положительные результаты в тех случаях когда, например, в осевом компрессоре при не больших расходах газа и высокой степени повышения давления лопатки последних ступеней становятся соизмеримы с величиной радиального зазора между торцами лопаток и корпусом. КПД компрессора резко снижается и замена нескольких осевых ступеней одной центробежной, при наличии резерва лобового габарита, позволяет повысить суммарный КПД компрессора и уменьшить число лопаток в нём. Такие схемы широко применяются в вертолётных ГТД, а также получают распространение в маршевых авиационных ТВД и ТРДД.

Известны примеры применения этих компрессоров в системах получения сжиженного газа и других промышленных установках

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: