<<
>>

§ 13.10. ОСНОВЫ РАСЧЁТА ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Ступень осевого компрессора

Основные понятия.

Осевой компрессор, как видно из конструктивной схемы (см. рис. 12.4), комбинируется из нескольких ступеней давления. Каждая ступень состоит из вращающегося венца рабочих и неподвижного венца направляющих лопастей, представляющих собой круговые плоские лопастные решётки (рис.

13.26). Рабочие лопасти закреплены на дисках или барабане ротора, направляющие - жёстко лопастями и без них. Последняя ступень всегда выполняется с выходными направляющими лопастями, назначение которых в этом случае состоит в раскручивании потока и уменьшении выходных потерь энергии. посажены в корпусе компрессора.

Первая ступень компрессора может выполняться с входными направляющими

Рис. 13.26. Ступень осевого компрессора.

Выделение элементарной ступени

Рис. 13.27. Решётка лопасти ступени осевого компрессора: t- шаг рабочих лопастей; t- шаг направляющих лопаток; b- хорда профиля; B- ширина решётки; βy- угол установки профиля; δ- максимальная толщина профиля; 1- рабочие лопасти; 2 - направляющие лопасти

Выделим, как указано на рис. 13.26 и 13.27, ступень малой радиальной протяжённости ∆r,называемую элементарной ступенью. В пределах длины элементарной ступени параллелограммы скорости неизменны.

Радиус элементарной ступени r = const, и энергия, передаваемая газу рабочими лопастями осевого компрессора, при ul = u2 = uопределяется формулой

Используя уравнение неразрывности и геометрические соотношения между элементами параллелограммов скоростей, получаем

(13.43)

Если полагать, что процесс в рабочем колесе протекает без потерь, то энергия, подводимая к газу, определяемая по (13.43) или (13.44), повышает его энергию и

и в этом случае внутренний КПД ступени, вычисляемый по (13.48), называют внутренним политропным КПД ηin.

Ранее было указано, что оценка совершенства компрессоров с неинтенсивным охлаждением производится при помощи изоэнтропного КПД.

Поэтому для ступеней осевых компрессоров удобно применять внутренний изоэнтропный КПД, значение которого можно вычислить по (13.48), полагая процесс, описываемый числителем этой формулы, изоэнтропным. Преобразования равенства (13.48) в этом случае приводят к следующим формулам для вычисления ηiaпо параметрам торможения:

Значения ηiaи ηinступени осевого компрессора отличаются не более чем на 0,5 %, и поэтому использование ηiaпрактически вполне допустимо.

Для ступеней современных стационарных осевых воздушных компрессоров степень повышения давления ε = 1,1 - 1,3. При этих условиях

Степень реактивности ступени. Ступени осевых компрессоров принято харак­теризовать, аналогично колёсам центробежных насосов, степенью реактивности р.

Используем формулу

Преобразование этого равенства с учётом соотношений c21= c2lu + c2la, c2= c22u + c22a, следующих из параллелограммов скоростей, приводит к простейшему типу выражения для степени реактивности

Ступени осевых компрессоров выполняются с р = 0,5 - 1,0. Рассмотрим особенности решёток ступени со степенями реактивности 0,5 и 1,0.

Ступень с р = 0,5. Из (13.51) следует: c1u = u - c2u; c2u = u - c1u.Параллелограммы скоростей, удовлетворяющие этим условиям, показаны на рис. 13.28, из которого очевидны соотношения

Решётка рабочих лопастей увеличивает закрутку потока:следовательно,

Отсюда следует

Последнее неравенство показывает, что межлопастные каналы рабочего колеса ступени с ρ = 0,5 являются диффузорами.

В них происходит уменьшение относительной скорости и превращение кинетической энергии относительного движения в потенциальную энергию.

Рис. 13.28. Параллелограммы скоростей ступени, ρ = 0,5

Степень реактивности ρ = 0,5 обуславливает такое соотношение между элементами планов скоростей и такие формы межлопастных каналов, при которых потери энергии в ступени оказываются малыми. Этим объясняется широкое применение ступеней с ρ = 0,5 в стационарных осевых компрессорах.

Ступень с ρ = 1.Из уравнения (13.51) для этого случая имеем c1u = -c2u; параллелограммы скоростей даны на рис. 13.29.

Рис. 13.29. Параллелограммы скоростей ступени, ρ = 1,0

Геометрически очевидны соотношения

Поэтому увеличение энергии давления (сжатие) в рабочем колесе ступени без учёта потерь составляет

Из параллелограмма скоростей (рис. 13.29) при условии c1u = - c2uследует c1 = c2.

В ступенях с ρ = 1,0 (100 % - ная реактивность) энергия получается в ступени только в потенциальной форме (давление). Сжатие происходит в межлопастных каналах рабочего колеса.

Направляющие лопаточные венцы, расположенные между рабочими лопастными решётками, в этом случае не меняют значения абсолютной скорости, но изменяют лишь её направление соответственно требуемым углам α1и α2.

Ступень с осевым входом и выходом. Рассмотрим случай, когда газ подводится к ступени и отводится от неё в следующую ступень в осевом направлении: ciu = c2u = 0 (рис. 13.30).

Рис. 13.30. Параллелограммы скоростей ступени, ρ = 0,75

Пусть c2u = 0,5 u.Степень реактивности такой ступени по (13.51)

Очевидно, w>2

<< | >>
Источник: В. М. КАСЬЯНОВ, С. В. КРИВЕНКОВ, А. И. ХОДЫРЕВ, А. Г. ЧЕРНОБЫЛЬСКИЙ. ГИДРОМАШИНЫ И КОМПРЕССОРЫ. Конспект лекций для студентов ВУЗов.

Еще по теме § 13.10. ОСНОВЫ РАСЧЁТА ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА:

  1. § 13.8. ОСНОВЫ РАСЧЁТА СТУПЕНИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА
  2. § 16.4. РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ СТУПЕНЕЙ КОМПРЕСОРА
  3. 3. Методические рекомендации по расчетам внешнеторговых цен
  4. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АСУ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ
  5. Осуществление денежных расчетов как форма взаимодействия организации с контрагентами
  6. § 7.3. РАСЧЁТ ПНЕВМОКОМПЕНСАТОРОВ
  7. 37. Международные расчеты и кредитование ВЭД.
  8. 21. Международный договор купли продажи: цена товаров и условия расчетов.
  9. § 2.20. КАВИТАЦИЯ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСАХ, РАСЧЁТ ПРОЦЕССА ВСАСЫВАНИЯ
  10. § 13.9. ОСЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
  11. § 15.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА
  12. § 3.3. УПРОЩЁННЫЙ СПОСОБ РАСЧЁТА РАБОЧЕГО КОЛЕСА НАСОСА МАЛОЙ БЫСТРОХОДНОСТИ
  13. ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВНЫЕ РАСЧЁТЫ.