КОМПРЕСОРИ ВМД
Опис: Вимоги до компресорів Компресор частина ВМД ступінь аеродинамічної та конструктивної досконалості якого значною мірою визначають потужність економічність габаритні розміри масу надійність і ресурс двигуна. Роботу компресора характеризують такі основні параметри: витрата повітря G кг з кількістю повітря, що пройшло через компресор за одну секунду; ступінь підвищення повного тиску в компресорі відношення тиску загальмованого потоку повітря на виході з компресора.
Дата завантаження: 2014-07-08
Розмір файлу: 2.96 MB
Роботу завантажили: 167 чол.
Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки, є список схожих робіт. Також Ви можете скористатися кнопкою пошук
4.1. Вимоги до компресорів
Компресор - частина ВМД, ступінь аеродинамічної та конструктивної досконалості якого значною мірою визначають потужність, економічність, габаритні розміри, масу, надійність та ресурс двигуна.
До компресора пред'являються самі вимоги, як і двигуна.
Крім загальних вимог, пред'являються і деякі специфічні:
- Забезпечення заданої секундної витрати повітря;
- Забезпечення заданого ступеня підвищення тиску;
- Забезпечення стійкої, тобто. без помпажу та пульсації, роботи у широкому діапазоні частоти обертання ротора.
Роботу компресора характеризують такі основні параметри:
- Витрата повітря G (кг / с) - визначається кількістю повітря, що пройшло через компресор за одну секунду;
- Ступінь підвищення повного тиску в компресорі - Відношення тиску загальмованого потоку повітря на виході з компресора до тиску загальмованого потоку на вході в компресор;
- адіабатичний ККД - визначається як відношення корисної адіабатичної роботи, витраченої на стиск та проштовхування повітря в компресорі, до повної підведеної до компресора роботи.
Адіабатичний ККД на розрахунковому режимі для окремих щаблів осьових компресорів становить 0,89. 0,92 багатоступеневих компресорів 0,85. 0,87.
4.2. Типи компресорів
4.2.1. Осьові компресори
Осьовий компресор складається з (рис. 4.1) вхідного направляючого апарату (BHA) 5, кількох вінців послідовно чергуються в осьовому напрямку робочих лопаток 2, встановлених на роторі, що обертається 7, декількох вінців направляючих лопаток 3, закріплених в корпусі компресора 4 і спрямовуючого апарату розташованого за компресором. Сукупність одного вінця робочих лопаток та наступного за ним вінця напрямних лопаток називається ступенем компресора.
Мал. 4.1 Схема ступеня та зміна параметрів стану повітря в щаблі осьового компресора
Робочі лопатки одного ступеня, встановлені в диску, називають робочим колесом (PK), направляючі лопатки одного ступеня, закріплені в корпусі, називають направляючим апаратом (НА), останній напрямний апарат за останнім PK називається спрямовуючим апаратом (CA).
В осьовому компресорі напрямок руху повітря в основному осьовий. У каналах, утворених робочими лопатками, до повітря підводиться механічна енергія від турбіни, у результаті тиск і швидкість повітря збільшуються. У розташованому за робочими лопатками НА кінетична енергія повітря перетворюється на потенційну, тобто. за рахунок зниження швидкості потоку повітря підвищується його тиск. НА забезпечує також певний напрямок потоку при вході його в наступний щабель.
СтупіньПідвищення тиску в щаблі осьового компресора в основному залежить від середньої окружної швидкості лопаток. Чим більша ця швидкість, тим більший рівень підвищення тиску. Максимальна окружна швидкість лопаток з умов їхньої міцності зазвичай не перевищує 300. 450 м/с.
Діаметр щаблі компресора визначається необхідною витратою повітря, його щільністю та осьовою швидкістю. Осьова швидкість повітря зберігається по всіх щаблях постійної або дещо зменшується до останніх щаблів. Оскільки щільність повітря на вході в перший ступінь мінімальна, то найбільшу площу проточної частини має перший ступінь, далі площа зменшується до останніх щаблів. Площа проточної частини обмежена її зовнішнім та внутрішнім діаметрами.
Для зменшення зовнішнього діаметра першого ступеня при заданій площі проточної частини зменшують внутрішній діаметр, а щоб забезпечити розміщення лопаток на роторі, внутрішній діаметр зазвичай вибирають рівним 0,35. 04 від зовнішнього діаметра.
На наступних щаблях може бути збережений той самий зовнішній діаметр, що і на першому ступені (рис. 4.2, а), той же внутрішній діаметр (див. рис. 4.2 б), той же середній діаметр (див. рис. 4.2, в ), або діаметри можуть змінюватись (див. рис. 4.2, г).
Мал. 4.2. Схеми профілів проточної частини:
а - із постійним зовнішнім діаметром; б – з постійним внутрішнім діаметром;
в - із постійним середнім діаметром; г - із змінним зовнішнім, внутрішнім та середнім діаметрами
У першому випадку потрібне зменшення площі проточної частини (внаслідок зростання щільності повітря) досягається збільшенням внутрішнього діаметра проточної частини. При цьому середні окружні швидкості щаблів зростають і, отже, збільшуються їх ступеня підвищення тиску. Але поряд із цимперевагою зазначена конструкція компресора має і недолік - менша довжина лопаток останніх щаблів. Зазор між торцем лопатки та корпусом за наявності коротких лопаток відносно більший, ніж при довгих. В результаті цього компресор з короткими лопатками збільшує зворотне перетікання повітря в зазорі і, отже, зменшується ступінь підвищення тиску компресора.
При постійному внутрішньому чи середньому діаметрі лопатки останніх щаблів довші, тому й перетікання менше. Ступінь підвищення тиску ступенів залишається постійним (при постійному середньому діаметрі) або зменшується (при постійному внутрішньому діаметрі), оскільки залежить від середньої окружної швидкості.
З метою розширення області стійкої роботи та підвищення ККД застосовуються двокаскадні та трикаскадні схеми осьових компресорів. У багатокаскадному компресорі кілька послідовно розташованих роторів, що автономно приводяться в обертання окремими турбінами.
4.2.2. Відцентрові компресори
У відцентровому компресорі підвищення тиску газу використовується відцентровий ефект, який дозволяє збільшити ступінь підвищення повного тиску набагато більше, ніж у осьовому компресорі. До переваг відцентрових компресорів відносяться також відносна простота конструкції (істотно менша кількість деталей), більш сприятлива характеристика і менша чутливість до умов експлуатації, ніж у осьових.
Ступінь відцентрового компресора складається з BHA 1, PK 2 і вихідної системи, яка включає безлопатковий щілинний дифузор 3, лопатковий дифузор 4 і вихідний патрубок 5 (рис. 4.3).
Мал. 4.3. Двоступінчастий відцентровий компресор:
1 - BHA; 2 – PK; 3 - безлопатковий щілинний дифузор; 4 -лопатковий дифузор; 5 - вихідний патрубок
У PK механічна енергія, що підводиться до колеса від турбіни, перетворюється на потенційну та кінетичну енергію газу. Це перетворення енергії в PK здійснюється в результаті аеродинамічної взаємодії потоку газу з лопатковим апаратом, що обертається. Потік на вході зазвичай закручується обертанням. Хоча у зв'язку з цим зменшується напір, що повідомляється повітрям, необхідність у попередньому закрутці по обертанню пов'язана з бажанням зменшити величину відносної швидкості, яка в периферійному перерізі досягає значень, близьких до швидкості звуку і навіть перевищують її.
За конструктивним виконанням робочі колеса діляться на такі типи: