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

следствие, с уменьшением длины пути, проходимого воздухом в БЛД. Благодаря этому суммарные потери L rmp увеличиваются по расходу менее интенсивно, чем в случае ЛД. Во-вторых, в меньшей степени возрастают при отклонениях от наивыгодней­ шего расхода и потери на удар, так как они вызываются срывом потока только при входе в колесо.

'Если компрессор выполнен с предварительной закруткой на входе в колесо, то при неизменном угле установки лопаток ННА скорость ciu с увеличением расхода возрастает. Поэтому в

няется, во-первых, высокими значениями чисел М на входе в РК. и ЛД, во-вторых, более резким изменением по расходу условий на входе в диффузор (из-за влияния сжимаемости воздуха). и, в-третьих, большей абсолютной величиной гидравлических потерь в компрессоре на повышенных оборотах.

Перейдем теперь к рассмотрению зависимости! адиабатического к. п. д. центробежного компрессора от расхода воздуха. Из исход­ ного выражения для адиабатического к. п.д. (1.29) следует,- что при условии постоянства внутренней работы этот к. п. д. должен был бы изменяться по расходу совершенно аналогично степени сжа­ тия.

Действительный характер изменения работы L u. в случае осевого входа усматривается из уравнения Эйлера (10.156). По-

Н-и.,2

скольку отношение — - от расхода не зависит, а дисковые по-

тери L f , как отмечалось ранее, с увеличением G уменьшаются, то, строго говоря, внутренняя работа будет при этом несколько уменьшаться. Вследствие этого максимум к. п. д. должен незна­ чительно сдвигаться в сторону больших расходов. Однако в практически интересном диапазоне изменения расхода воздуха

2 4 0

робежного компрессора с осевым и близким к нему входом от рас­ хода воздуха при постоянном числе оборотов является одним из существенных его отличий от осевого компрессора.

Различие между максимальными к. п. д. центробежного компрес­ сора на разных числах оборотов (рис. 120) вызывается, во-первых, рассмотренным выше рассогласованием работы РК и ЛД и, во-вто­ рых, влиянием п на уровень чисел М в элементах компрес­ сора.

Что касается зависимости степени сжатия и к. п. д. центробеж­ ного компрессора от числа оборотов (при G = const), то она объяс­ няется, как и в случае осевого компрессора, увеличением по оборо­ там внутренней работы и наличием минимума гидравлических по­ терь. Этот минимум связан с непрерывным уменьшением углов и я3 и, кроме того, с ростом чисел М при увеличении п.

§ 74. ЗАВИСИМОСТЬ МОЩНОСТИ КОМПРЕССОРА ОТ РАСХОДА ВОЗДУХА И ЧИСЛА ОБОРОТОВ

Необходимость в определении мощности, потребляемой компрес­ сором на различных режимах, возникает при решении многих прак­ тически важных задач, например при подборе источника энергии для привода компрессора.

При наличии нормальных характеристик внутренняя мощность компрессора определяется по формуле

Если известен эффективный к.п. д., то по аналогичной формуле подсчитывается эффективная мощность компрессора.

Рис. 125. Изменение мощности осевого компрес­ сора по расходу воздуха

На рис. 125 изображены построенные по данным рис. 108 типичные кривые зависимости внутренней мощности осевого компрессора от расхода воздуха, и числа оборотов. Как видим, в области устойчивых режимов мощность компрессора с увели­ чением G при п = const непрерывно уменьшается. Учитывая формулу для NlK, такой характер изменения мощности можно объяснить более сильным влиянием уменьшения внутренней ра­ боты по сравнению с ростом самого расхода воздуха. Отметим, что в некоторых случаях вследствие медленного падения рабо­ ты L iK вблизи границы помпажа. мощность компрессора при уве­ личении G вначале несколько возрастает и только потом начи­ нает уменьшаться. При данном расходе воздуха мощность NiK

242

с повышением числа оборотов всегда возрастает, что объяс­ няется увеличением внутренней работы.

Для того чтобы установить зависимость мощности цент ро­

Рис. 126. Изменение, мощности центробежного ком­ прессора по расходу воздуха:

а) при осевом входе; б) при наличии предварительной закрутки

Так как согласно экспериментальным данным мощность N j практически не зависит от G, то внутренняя мощность центро­ бежного компрессора с осевым входом изменяется по расходу примерно по линейному закону (рис. 126а). При этом чем боль­ ше п, тем больше угол наклона линии мощности по отношению к оси абсцисс и одновременно больше отрезок, отсекаемый ею на оси ординат.

У центробежного компрессора с предварительной закруткой внутренняя мощность при увеличении расхода вначале также возрастает, но из-за уменьшения работы LiK несколько мёдленнее, чем при осевом входе (рис. 1266), а затем уменьшается.

Рост числа оборотов при G = const во всех случаях приво­ дит к резкому увеличению мощности, потребляемой центробеж­ ным компрессором.

§ 75. ПОДОБНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ КОМПРЕССОРА

Для оценки эксплуатационных качеств компрессора на нерасчет­ ных режимах с помощью нормальных характеристик их построение необходимо было бы произвести применительно к самым различным условиям на входе в компрессор. Однако в действительности задача упрощается, потому что путем простого перестроения удается при­ вести нормальные характеристики к такому виду, при котором они становятся справедливыми для весьма широкого диапазона внешних условий. Это перестроение основано на понятии о подобных режи­ мах компрессора, которое в свою очередь является результатом при­

инерции.

Ввиду того что на газовую струю действуют различные силы (си­ лы давления, инерции, трения, тяжести и т. д.), то и условий подо­ бия существует не одно, а несколько. Для всяких двух разнородных сиш можно записать свое условие так называемого частичною подо­ бия. Одновременное соблюдение всех условий частичного подобия, т. е. полное динамическое подобие, возможно лишь в одинаковых по­ токах. Поэтому в теории подобия всегда рассматриваются только частично подобные течения, в которых выдерживается одно или не­ сколько условий подобия, оказывающих на какие-либо свойства изучаемого явления решающее влияние.

Применительно к компрессору динамически подобными обычно называют такие потоки, в которых, пропорциональны силы давле­ ния, инерции и трения, потому что именно эти силы имеют наиболее существенное значение для протекания рабочего процесса компрес­ сора. Реэюимы работы компрессора (или компрессоров), на которых соблюдается динамическое подобие протекающих воздушных пото­ ков, будем называть подобными.

В газовой динамике доказывается, что при отсутствии теплооб­ мена с внешней средой для соблюдения указанного частичного по­ добия требуется: 1) геометрическое подобие потоков, т. е. их огра­ ничение такими поверхностями, у которых все сходственные линей-

2 4 4