Материал: Мамиконов А.Г. Теория авиационных компрессоров и газовых турбин [учебник]

няющей точки а* и 1, величина которого находится по уравне­ нию потерь

главным образом от скорости движения воздуха и потому обыч­ но подсчитываются по формуле

и обычно составляет (0,25-f-0,35)м2- Предварительная закрутка с 1и может выбираться или определяться расчетом (см. ниже).

Давление воздуха на входе в колесо можно также определять, исходя из величины известного для выполненных компрессоров коэффициента падения полного давления овх во входном устрой­

1 Радиальная составляющая у скорости с\ обычно отсутствует или прене­ брежимо мала.

183

подсчитать полное давление /V*, а затем уже найти статическое давление р х. У компрессоров ГТД agJ.т 0,97 -*- 0,99.

Площадь F 1 сечения на выходе из ВЧ определяется по урав­ нению расхода, а площадь заборного отверстия F a обычно вы­ бирается в соответствии с данными статистики, согласно кото­ рым Ая= (1,25 -ч- 1,40)/V При этом скорость са ^ 80 н- 100 Mjcen.

§ 60. ВХОД В РАБОЧЕЕ КОЛЕСО

Для того чтобы выяснить условия входа воздуха в РК, мыс­

скоростью Wi и отрицательным направлением оси и. Угол входа

Треугольник скоростей можно построить и на любом другом радиусе входного отверстйя колеса. При этом благодаря изме­ нению окружной скорости ttj и предварительной закрутки с га

1 8 4

кромке с отрицательным направлением оси и. Очевидно, что во избежание срыва потока при входе в ВНА и появления допол­ нительных потерь передняя касательная к профилю должна при­ мерно совпадать с направлением скорости wv Экспериментально установлено, что минимум гидравлических потерь при входе в ВНА достигается при условии $и — р, + (2 -ч- 4°), т. е. при не­ большом положительном угле атаки. На основании последнего соотношения и определяется необходимый угол загиба входных кромок лопаток. В соответствии с указанным выше изменением угла рл вдоль радиуса в наибольшей степени приходится заги­ бать лопатки на внешнем диаметре и в наименьшей — у втулки. Вход потока в колесо под наивыгоднейшим углом атаки часто условно именуется .безударным входом".

Гидравлические потери в ВНА существенно зависят также

Так как вдоль радиуса скорость Wy увеличивается, то наивысшее значение числа Mj достигается на диаметре Dy. Во избежание больших потерь в ВНА при проектировании компрессоров обыч­ но стараются осуществить вход в колесо так, чтобы максималь­ ное число М: не превосходило 0,75 -ь 0,95. В редких случаях число Мг повышается до 1,0 — 1,1.

Согласно треугольнику скоростей(рис. 8 8 )окружная скорость

А

откуда после подстановки Uy = u2jP и простых преобразований

D*).

^2

получим

Из уравнения (10.11) видно, что повышение числа Мь нежела­ тельное с точки зрения к. п. д. компрессора, вместе с тем является средством уменьшения его диаметральных размеров. При прочих, равных условиях с ростом Mi диаметр D2 уменьшается, что объяс­ няется следующим образом: согласно (10.10) увеличение числа М» приводит к возрастанию окружной скорости иу или при данном диа­

185

метре D\, определяемом из уравнения расхода, к повышению числа оборотов компрессора; последнее обстоятельство при постоянной скорости и%, потребной для обеспечения заданной степени сжатия, и обусловливает снижение диаметра Do.

Уравнение (10.11) позволяет в известной мере вскрыть также роль предварительной закрутки на входе в РК. Нетрудно ви­ деть, что при данном числе М[ и прочих равных условиях вве­ дение предварительной закрутки по ходу позволяет снизить на­ ружный диаметр колеса. При данном же диаметре D 2 увеличе­ ние с 1а дает возможность уменьшить число Мх на входе в ко­ лесо. Применение закрутки по ходу целесообразно также потому, что при этом уменьшаются потребные углы загиба ло­ паток ВНА.

стоятельство требует увеличения окружной скорости и2 и поэтому в действительности диаметр Do с увеличением с Хи уменьшается только до определенного предела. Кроме того, при больших предварительных закрутках сильно увеличиваются гидравлические потери в ННА, снижается пропускная способ­ ность колеса и может возникнуть необходимость в загибе ло­ паток у втулки против вращения, что конструктивно нежела­ тельно. В связи с изложенными соображениями авиационные центробежные компрессоры обычно выполняются или с осевым входом, или со сравнительно небольшими предварительными закрутками по ходу, соответствующими значениям угла ах на периферии не менее 70—72°.

В межлопаточных каналах ВНА осуществляется поворот потока на значительный угол (до осевого направления) и одновременно вследствие увеличения площади проходного сечения снижается его скорость. Криволинейный и диффузорный характер течения небла­ гоприятно сказывается на потерях в ВНА. Поэтому желательно, что­ бы ширина межлопаточного канала увеличивалась по его длине плавно и возможно медленнее. Но так как это требует значитель­ ного удлинения загнутой части лопаток, неприемлемого по конструк­ тивным соображениям, то обычно гидравлические потери в ВНА оказываются весьма существенными. В целях уменьшения толщины входных кромок лопаток, придания более благоприятной формы межлопаточным каналам, обеспечения тщательной отделки стенок каналов, а также соблюдения требований прочности ВНА часто из­ готовляется в виде отъемлемой от остальной части колеса детали (из более прочного материала).

При проектировании компрессора диаметральные размеры вход­ ного отверстия РК определяются по уравнению расхода, написан­

186

откуда

отношение является одним из важных геометрических парамет­ ров компрессора, в большой мере влияюших на его работоспо­

§ 61. РАБОЧЕЕ КОЛЕСО

Рабочие колеса центробежных компрессоров делятся на откры­ тые, полузакрытые и закрытые (рис. 89).

Рис. 89. Типы рабочих колес:

а) открытое; гб) полузакрытое; в) закрытое; г) полузакрытое с двухсто­ ронним входом, д) закрытое с двухсторонним входом

Открытое колесо (рис. 89а) несложно в изготовлении и хорошо сопротивляется действию центробежных сил. Недостатком его яв­ ляется низкий к. п. д., обусловленный большими дисковыми поте­ рями, в связи с чем открытое колесо в настоящее время в авиаци­ онных компрессорах не применяется.

Полузакрытое колесо (рис. 896) отличается от открытого нали­ чием диска, закрывающего лопатки с тыльной стороны. Полузакры­ тое колесо несколько .сложнее в производстве и хуже противостоит нагрузкам от центробежных сил, чем открытое, но имеет значитель-

187