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

§ 65. КОЭФФИЦИЕНТ НАПОРА ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА

Выше указывалось, что внутренняя работа центробежного ком­ прессора зависит главным образом от окружной скорости враще­ ния колеса и2, но вместе с тем и еще от ряда дополнительных фак­ торов. Вследствие этого обстоятельства, а также благодаря неоди­ наковым гидравлическим потерям компрессоры с одной и той же скоростью и2 создают разные степени сжатия, т. е. в различной сте­ пени используют эту скорость для повышения давления протекаю­ щего воздуха.

Очевидно, что для каилучшего использования окружной скоро­ сти необходимо, чтобы, во-первых, к воздуху подводилась макси­ мальная внешняя энергия и, во-вторых, эта энергия расходовалась без всяких потерь исключительно на сжатие воздуха.

Как следует из уравнения Эйлера, при данном значении скорости и2 внешняя энергия достигает максимума и будет

Г= «L

Для того чтобы эта работа использовалась самым совершен­ ным образом, в компрессоре должны дополнительно отсутство­ вать гидравлические потери: LrK = 0. Тогда в неохлаждаемом

1 Предварительная закрутка против хода, как не имеющая практического значения, из рассмотрения исключается.

2 0 7

ГЛ А В А О ДИ Н Н АДЦ А ТА Я

ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПРЕССОРОВ

§ 66. НЕЗАВИСИМЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕЖИМ РАБОТЫ КОМПРЕССОРА

В условиях эксплуатации на авиационном двигателе компрес­ сору приходится работать не только на том режиме, применительно к которому производился его проектировочный расчет (этот режим 'Называется расчетным), но и в широком диапазоне режимов, отлич­ ных от расчетного. Изменение режима может обусловливаться из­ менением состояния атмосферного воздуха, скорости и высоты по­ лета, числа оборотов двигателя и рядом других факторов.

О

из >

p lJl^

Рис. 103. К определению режима работы компрессора

Каждому режиму работы компрессора присущи свои значении параметров потока в проточной части (скорости, давления, темпера­ туры, числа М и т .д .),а также его выходных данных (числа оборо­ тов, расхода воздуха, степени сжатия, эффективной работы, к. п. д., потребляемой мощности и т. п.). Поэтому любые из перечисленных величин можно использовать для определения режима компрессора, но так как они связаны между собой системой уравнений, то неза­ висимыми являются не все, а лишь ограниченное число параметров.

Число независимых параметров, определяющих режим компрес­ сора, установим, исходя из чисто физических представлений о том, какие факторы могут оказывать влияние на протекание его рабочего процесса и выходные данные. Очевидно, что значения различных ве­ личин в проточной части компрессора будут прежде всего зависеть от внешних условий, т. е. от давления и температуры воздуха на входе в компрессор. При данных же внешних условиях воздействие на работу компрессора, имеющего неизменную геометрию, может быть оказано, во-первых, путем изменения числа оборотов источ­ ника энергии (рис. 103) и, во-вторых, за счет изменения сопротивле­ ния присоединенной к компрессору сети (под сетью понимается со­ вокупность потребителей сжатого воздуха, поступающего из ком­ прессора).. Каждому сопротивлению сети при прочих равных усло­ виях соответствует вполне определенный расход воздуха через ком-

прессор, количественная оценка которого значительно удобнее, чем

•сопротивления сети. Поэтому последнее обычно заменяется произ­ водительностью компрессора.

Из изложенного следует, что режим компрессора, имеющего

нии проточной части, потому что они взаимно определяют друг

зависимых параметров вместо весового расхода может служить: относительная плотность тока qa , число М„, скорость са на

входе в компрессор, коэффициент расхода са или объемный расход воздуха в сечении а-а, поскольку Va = F aca.

Число о'боротов компрессора может быть заменено окружной скоростью вращения колеса на внешнем (или любом другом) ра­

диусе.

Если в процессе эксплуатации геометрия компрессора претерпе­ вает изменение, т. е. какие-либо из его элементов регулируются, то число независимых параметров соответственно возрастает. Так, на­ пример, если осуществляется связанное регулирование углов уста­ новки одного ши нескольких рядов неподвижных лопаток, то число аргументов, определяющих режим компрессора, увеличивается до пяти. При раздельном регулировании двух рядов или двух групп ря­ дов лопаток режим работы компрессора будет определяться уже шестью независимыми параметрами. Дополнительный независимый

2 1 0

параметр появляется также при введении перепуска части сжатого воздуха после одного из промежуточных элементов компрессора на вход в него или в атмосферу, при впрыске охлаждающей жидкости в проточную часть и т. п.

§ 67. ОБЩЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК

Всесторонняя оценка свойств компрессора и обоснованный вы­ вод о его пригодности к эксплуатации возможны только при усло­ вии, если будет известно, как сказывается на рабочем процессе и особенно на выходных данных компрессора изменение режима его работы (т. е. условий эксплуатации). Для этого необходимо знать

характеристики компрессора.

В широком смысле слова под характеристиками компрессора по­ нимаются зависимости самых различных показателей его рабочего процесса от независимых параметров, определяющих его режим. Однако для оценки эксплуатационных качеств компрессора необхо­ димо прежде всего знать его степень сжатия и экономичность. По­ этому обычно .при построении характеристик ограничиваются уста­ новлением зависимостей только степени сжатая и к. п. д. компрес­ сора от режима работы, под которыми и понимаются характери­ стики в узком смысле слова.

Важными эксплуатационными параметрами компрессора яв­ ляются также его эффективная (или внутренняя) работа и потреб­ ляемая мощность. Однако, если на различных режимах компрессора известны степень сжатия и к. п. д., то эффективная работа и мощ­ ность определяются простым расчетом и в связи с этим обычно на характеристиках не приводятся.

Если в качестве независимых параметров, определяющих ре­ жим компрессора, принять ра*, Та*, л и С?, то характеристики можно аналитически представить в виде следующих уравнений:

e , * = f ( p a \ ту*, «, G ) ,

"С,- = / ( Р * . та*> га, G).

Вместо степени сжатия на характеристиках могут фигурировать адиабатическая .работа, давление на выходе ив компрессора и т. д.' К. п. д. обычно приводится или эффективный, или адиабатический. В соответствии со оказанным выше параметры, используемые в ка­ честве аргументов для построения характеристик, также могут быть различными.

В зависимости от принятых условий построения характеристики компрессора делятся на нормальные и универсальные, или характе­ ристики в параметрах подобия. ..