Осевые компрессоры: общие сведения, классификация. Примеры конструкции компрессоров (Лабораторная робота № 5)

Лабораторна робота

Тема: Осевые компрессоры

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Осевые компрессоры служат для сжатия любых газов, обеспечивают большие производительности и относительно высокие степени сжатия. Широко используются в газотурбинных установках.

Принципиальная схема осевого компрессора представлена на рис.    1.

В большинстве случаев осевые компрессоры выполняются многоступенчатыми. Повышение давления в одной ступени обычно небольшое. Степень 'сжатия (отношение конечного давления к начальному) состав- ляет 1,15—1,35 и поэтому при высоком давлении нагнетания компрессор должен иметь большое число ступеней.

Ступени осевого компрессора принято классифицировать по коэффициенту реактивности.

Обычно применяемые профили лопастей осевых компрессоров обусловливают частично или чисто реактивную ступень.

В чисто реактивных ступенях давление газа возрастает в результате преобразования кинетической энергии только в рабочих каналах; направляющие'устройства служат здесь только для изменения направления потока. В частично реактивных ступенях преобразование кинетической энергии в давление происходит ¹как в рабочих, так и в направляющих каналах.

Коэффициент реактивности ступеней осевых компрессоров лежит в пределах 0,4—1. В целом осевые компрессоры 'классифицируют по отношению скорости газа в каналах ступени к местной скорости звука в газе: дозвуковые и сверхзвуковые компрессоры '; по числу корпусов: однокорпусные, двухкорпусные и т. д.; по конструкции ротора: компрессоры с роторами барабанного или смешанного типа и т. д.; по харак

РАБОТА, К. П. Д. И ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ СТУПЕНИ

При постоянной осевой составляющей скорости с_а = с_1а = С2а (рис. 2) удельная энергия, передаваемая газу, определяется по уравнению

Если бы в ступени   не   имелось   потерь   энергии, то вся работа Lмогла бы быть преобразована в напор. Следовательно, работа L численна

равна теоретическому напору ступени компрессора. Сообщенная газу энергия может быть выражена так же как разность полных энтальпий газа до и после ступени, т. е.

Здесь в соответствии с графиком процесса на/s-диаграмме (рис,    3); обозначены:

А* — теоретический напор ступени; г* — полная энтальпия газа на входе в ступень; (/J)*—пблная энтальпия газа на выходе из ступени; Г, и Т\ —абсолютные температуры газа до и после ступени;

На рис. 13 показаны шесть характерных типов проточных частей, применяемых в компрессорах.

По типу а наружный диаметр постоянен для всех ступеней, а изменение высот лопаток достигается увеличением внутреннего диаметра-Последнее позволяет иметь на большинстве ступеней высокие значения изоэнтропной работы сжатия (3 000—4 000 кГ-м/кГ), благодаря чему сокращается число ступеней компрессора. К недостаткам этого типа проточной части можно отнести: 1) при малом расходе газа и большой степени сжатия лопатки последних ступеней могут получиться слишком короткими, что отрицательно скажется на к. п. д. этих ступеней; 2) переменность d_Bусложняет конструкцию и технологию изготовления ро

тора (особенно при барабанном типе). По типу б постоянен внутренний диаметр ступеней d_Bи переменный наружный d_H- Окружная скорость у основания лопаток ы_в постоянна для всех ступеней, и изоэнтропные напоры, создаваемые ступенями, примерно одинаковы. Увеличения напоров можно здесь достичь увеличением реакции ступеней (от первой к последней), т. е. уменьшением предварительной закрутки с\_и потока, а также увеличением густоты решетки b]t. Изоэнтропные работы сжатия ступеней обычно небольшие (<1 900—2 500 кГ *м/кГ), а число ступеней при высоких степенях сжатия больше, чем для типа а. К достоинствам этого типа проточной части следует отнести: 1) высоты лопаток последних ступеней получаются большими, чем при типе а, что благоприятно сказывается да их к. п. д.; 2) простота конструкции и технологии изготовления ротора.

Другие приведенные на рис.13 типы проточных частей характерны либо тем, что сочетают некоторые достоинства описанных типов (типы вис), либо преследуют цель получить малое число ступеней и малый вес при небольшом пропуске газа и большей степени сжатия (тип d), либо, наконец, при небольшом объемном пропуске (высокое давление всасывания и нагнетания) преследуют цель получения высокого к- п. д. за счет высот лопаток и числа ступеней (тип е). При выборе типа проточной части, помимо приведенных главных соображений о числе ступеней и к. п. д., руководствуются также рядом технологических особенностей производства и компоновки компрессоров совместного с другими элементами установки (транспортные газотурбинные установки).