Конструкция и параметры компрессора ТРДД. Конструкция основных узлов осевого компрессора. Основные параметры осевого компрессора, страница 2

        (2)

После интегрирования (2) в пределах В-К (см. рис.I) получим

 ,      (3)

где: - энтальпия заторможенного воздуха на выходе из компрессора;

- энтальпия заторможенного воздуха на входе в компрессор.

Таким образом, при указанных допущениях техническая работа равна адиабатической работе сжатия воздуха в компрессоре

,      (4)

где:   - степень повышения давления в воздухе в компрессоре.

Для сжатия воздуха при наличии гидравлических потерь требуется большая работа, чем в случае адиабатического сжатия. Совершенство процесса сжатия воздуха в компрессоре оценивается адиабатическим КПД:

,            (5)

где:  - действительная (внутренняя) работа сжатия воздуха в компрессоре при наличии гидравлических потерь, равная

       (6)

- полная работа политропного сжатия воздуха в компрессоре;

- работа гидравлических сопротивлений;

 - дополнительная работа сжатия воздуха, вызванная его подогревом вследствие гидравлических сопротивлений.

Внутренняя (действительная) работа ступени равна

          (7)

где:   - окружная скорость рабочего колеса на среднем радиусе лопатки;

 - закрутка воздуха в колесе (см. рис.2).

Для обеспечения наименьшего веса и размеров компрессора, высокого КПД и улучшения устойчивой работы на нерасчетных режимах внутренняя работа компрессора распределяется по его ступеням неравномерно, с учетом условий и особенностей работы каждой ступени.

Первая ступень нагружается значительно меньше, чем последующие, т.к. она работает в наиболее неблагоприятных условиях как по числу М из-за относительно низкой температуры воздуха на входе, так и вследствие малой густоты решетки  из-за большой длины лопаток (см. рис.4, см. приложение).

В последующих ступенях температура воздуха на входе в ступень возрастает, и, следовательно, увеличивается местная скорость звука. Это позволяет при допустимом числе M на входе в ступень повысить окружную скорость колеса. Кроме того, в последующих ступенях возможно увеличение густоты решетки , т.к. на большем диаметре втулки размещается больше лопаток меньшей длины.

В связи с этим внутреннюю работу можно увеличивать по ступеням от первой к последующим.

В последних одной - двух ступенях внутреннюю работу целесообразно уменьшить, т.к. длина этих лопаток мала, что приводит к увеличению относительной величины радиальных зазоров и, следовательно, к снижению КПД.

Внутренняя работа каждой ступени компрессора может быть определена по формуле (7) при известных:

Окружной скорости на среднем диаметре колеса – U,

Осевой скорости на входе в колесо – ,

Углах  и  на среднем диаметре колеса (см. рис.2).

Закрутка потока в колесе (см. рис.2) вычисляется по формуле

           (8)

Степенью реактивности ступени компрессора  называется отношение адиабатической работы сжатия в колесе к внутренней работе ступени

               (9)

Скорость  вычисляется по формуле

              (10)

Современные компрессоры ГТД в большинстве случаев выполняются со степенью реактивности ступеней . При  план скоростей получается симметричным, а соответствующие скорости и углы потока в РК и СА одинаковыми (рис.2). В связи с этим лопатки РК и СА имеют одинаковую форму и размеры, одинаково нагружены газовыми силами. Кроме того, профильные потери решеток РК и СА получаются минимальными.

Предварительная загрузка  при  согласно (9)

                             (11)

И должна быть направлена в сторону вращения, т.к.

4. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ КОМПРЕССОРА

(на нормальном режиме при H=0 и v=0)

4.1. Расход воздуха через компрессор Gв=158 кг/с.

4.2. Степень повышения давления в компрессоре .

4.3. КПД компрессора .

4.4. Частота вращения ротора =800 I/c.

4.5. Осевая скорость на входе в ступени (см. приложение).

4.6. Масса компрессора =480 кг.

4.7. Габаритные размеры:

- диаметр рабочего колеса 1-ой ступени - =900 мм;

- длина компрессора =1450 мм.

5. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИИ КОМПРЕССОРА

Компрессор осевой 14-ти ступенчатый однороторный сверхзвуковой (рис.4). Проточная часть компрессора выполнена с постоянным наружным и увеличивающимся внутренним диаметром. Исключение составляет только участок первой ступени, где переменные внутренний и наружный диаметры.

Устойчивая работа компрессора и улучшение характеристик на нерасчетных режимах обеспечивается применением поворотного ВНА и поворотных лопаток СА первых четырех и последних пяти ступеней.