Центробежные компрессоры. Принцип действия центробежного компрессора. Рабочее колесо центробежного компрессора. Треугольники скоростей

Лекция 1

ТЕМА: Центробежные компрессоры

1.1 Устройство центробежного компрессора.

На рис. 1.1 показана схема центробежной компрессорной ступени. Основными элементами ступени являются рабочее колесо А, безлопаточный диффузор Б и лопаточный диффузор В. Так же за лопаточным диффузором может быть установлен выходной канал или выходные патрубки, обеспечивающие поворот выходящего из диффузора потока в нужную сторону. Для уменьшения гидравлических потерь при повороте потока в выходном канале устанавливают дефлекторы Г, устройства для спрямления потока и смягчения его удара о стенку канала.

Рис. 1.1

Достоинства и недостатки центробежных компрессоров:

– центробежные компрессоры способны обеспечить высокую степень сжатия

(на данном этапе развития науки удается получить ).

– центробежные компрессоры имеют меньший КПД, чем осевые компрессоры ().

– центробежные компрессоры имеют меньшую лобовую производительность, чем осевые компрессоры.

– центробежные компрессоры имеют значительные радиальные габариты, что приводит к ухудшению аэродинамических качеств самолета.

Область применения центробежных компрессоров:

Центробежные компрессоры нашли широкое применение в малоразмерных ГТД, вспомогательных и газоперекачивающих установках. В авиации центробежные компрессоры не нашли широкого применения (Пример ВК – 1). Как правило, в авиации используют осецентробежные компрессоры. Схема такого компрессора приведена на рис. 1.2

Рис. 1.2

1.2 Классификация центробежных компрессоров.

Классифицировать центробежные компрессоры можно по нескольким принципам.

1.  Классификация по {Какой признак?}

-  вентиляторы

-  нагнетатели

-  собственно компрессоры

2.  Классификация по типу колес центробежных ступеней компрессоров осерадиального типа {Ранее не описано данных компрессоров}

-  Рабочие колеса открытого типа (Рис 1.3)

Рис. 1.3

Недостатками колес открытого типа являются большие потери и как следствие – низкий КПД.

Достоинством колес открытого типа является возможность работы с большими частотами вращения.

–   Рабочие колеса закрытого типа (Рис 1.4)

Рис. 1.4

Недостатком колес закрытого типа является малые частоты вращения из-за значительных центробежных сил.

Достоинствами колес закрытого типа являются малые потери и большие значения КПД.

– Рабочие колеса полузакрытого типа (Рис 1.5)

Рис. 1.5

Данный тип является компромиссным, так как позволяет достигать больших частот вращения, при этом значительно повышая КПД по сравнению с колесами открытого типа. Колеса данного типа имеют меньший КПД, чем колеса закрытого типа,     из-за потерь в радиальном зазоре.

Тип колес центробежных ступеней компрессоров осевого типа (Рис 1.6){Верная ли формулировка, рисунок?}

Рис. 1.6

Данные ступени применяются мало, т.к. имеют малый КПД (отсутствие осевой составляющей {чего?}), имеют меньшую степень повышения давления, по сравнению с компрессорами осерадиального типа.

1.3 Принцип действия центробежного компрессора.

Рассмотрим осерадиальную ступень. Для этого обозначим характерные сечения воздушного тракта – сечение 1-1 перед рабочим колесом, сечение 2-2 за ним и сечение 3-3 на выходе из диффузора (Рис. 1.7).

Рис. 1.7

Характеристика протекающих процессов:

Участок от сечения 1-1 до сечения 2-2 (рабочее колесо). На этом участке происходит подвод механической работы к газу, тем самым, увеличивая его кинетическую энергию. Кинетическая энергия, которой обладает тело начинает частично переходить в потенциальную энергию из-за диффузорной формы межлопаточных каналов, т.е. начинается процесс сжатия. Часть кинетической энергии расходуется на работу потерь (потери в радиальном зазоре, гидравлические потери, потери в скачках уплотнения {какие еще потери?}).

Участок от сечения 2-2 до сечения 3-3 (безлопаточный диффузор). На этом участке происходит переход кинетической энергии в потенциальную энергию и сглаживание вихрей от рабочего колеса, т.к. .

Установка лопаточного диффузора не обязательна, т.к. необходимая скорость газа может быть достигнута в безлопаточном диффузоре. В этом случае мы получим значительный диапазон режимов работы компрессора