Газовая динамика осевого компрессора

Основными элементами ОК являются венцы подвижных и неподвижных лопаток. Лопатки рабочего колеса РК, направляющего аппарата НА составляют ступень осевого компрессора. ВНА (входной направляющий аппарат) необходим для придания воздуху нужного направления перед первой ступенью ОК.

Количество ступеней различное и составляет порядка 10, для ГТУ ГТК-10-4

Рис. 19. Ступени осевого компрессора

ОК (осевой компрессор), в лопаточном аппарате которого происходит обратный процесс, преобразование механической работы в Е_к и в Е_п.

Рис. 20. Газовая динамика осевого компрессора

Межлопаточные каналы НА и РК выполнены диффузорно.

При вращении ротора воздух входит в межлопастной канал с относительной скоростью W₁. Так как канал расширяющийся и вследствие некоторого поворота относительная скорость падает до W₂, то есть Е_к в рабочем колесе преобразуется в Е_п и внутреннюю энергию, происходит повышение давления и температуры. Воздух со скоростью С₂ поступает на лопатку НА, межлопаточный канал которой выполнен диффузорно, что приводит к снижению абсолютной скорости до С₃ и дальнейшему повышению давления и температуры.

При сжатии удельный объем (масса единицы объема) воздуха уменьшается, вследствие чего уменьшается площадь проходного сечения канала, согласно уравнению неразрывности:

В большинстве случаев при проектировании проточной части выбирают такое соотношение:

Выходная скорость потока из НА по числовому значению и направлению была равна скорости потока на вход в канал рабочего колеса, то есть С₃=W₁. Тогда условия входа в следующую ступень будут такими же, как и в предшествующей ступени

C₃=W₁.

Осевые компрессоры выполнены многоступенчатыми потому, что степень сжатия одной ступени равна π_ст≈1,13, а для того, чтобы получить необходимое давление на входе из ОК, например, π_к=4,6 необходимо 10 ступеней, то есть степени сжатия умножаются.

Вопросы для самопроверки:

1. Назначение и состав осевого компрессора.

2. Конструкция, способы крепления и материал лопаток.

3. Конструкции ротора.

4. Что такое лабиринтное уплотнение?

5. Рассказать о газовой динамике осевого компрессора.