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

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

	Q = ciD 3 - ]k = — Ц =				Ma >
		V та r Y та
откуда	следует,	что для подобных		режимов семейства компрес-
соров	0 У Т о
			= а V ■^M a=const.		(11.17)
	D*Pa	R Y T a
У данного компрессора			на подобных режимах остается неиз.
		G У Та	v
ленным отношение----------- .			Как видим, параметр весового рас
хода,		тра			и температуре
	подсчитанный по статическим давлению р а
Та , прямо пропорционален			числу	Мд на входе	в компрессор.
5.	Поскольку объемный		расход воздуха V через сечение а -а

V = F .c. = aD‘^ V T , ,

то для геометрически подобных компрессоров параметром подо бия является отношение

	V	са
	------ т =	= а —~ = = const,
	о * у т а	у т а
которое	называется парам ет ром объем ного		р а сх о д а .
что для	одного и того же	компрессора —V	const.

У Т а

6. Преобразуя формулу для внутренней мощности

(11.18)

Очевидно,

	N.		. 1	LiK G У Т а*
			75 Та*		D2p a:'- D PaY Ta*,
	75
приходим	к выводу,		что у геометрически подобных компрессо
ров на подобных режимах остается постоянным отношение
	А/.-,.		1	LiK G У Та — const,		(11.19)
	D 2p * Y T *		75 7 ;*		Dpa
которое	называется	парам ет ром внутренней мощности. Для
одного и того же					NlK	,
		компрессора имеем --------)...... =				const.
					Ра* У Та*
Следует подчеркнуть, что во всех без исключения параметрах
подобия	давление р *		и температуру Та* можно заменить соот

ветственно давлением и температурой (полными или статическими) в любом другом сечении компрессора, так как на подобных ре жимах отношения всех давлений и температур постоянны.

250

Обобщая	все изложенное, заключаем,	что введение понятия
о подобных	режимах, будучи основанным	на переходе от име

нованных величин к относительным (все параметры подобия или безразмерны, или пропорциональны безразмерным величинам), позволяет вдвое сократить число независимых переменных, оп ределяющих показатели компрессора в нерасчетных условиях.

Вкачестве таких переменных можно выбирать не только два

числа М, но и вообще два любых не связанных друг с другом

-	п	g V t j :
параметра подобия, н ап р и м ер ___ и — -— — , потому что раз-
	V Та *	Ра*

личные параметры подобия связаны между собой системой урав нений, содержащей два лишних неизвестных. Выбранными двумя аргументами однозначно определяются все остальные параметры подобия, в том числе степень сжатия и к.п. д., и поэтому в их функции могут быть с большим удобством построены характе ристики компрессора.

§ 76. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПРЕССОРА

Универсальными	характ ерист иками ком прессора,		или х а -
ракт ерист икам и в	п арам ет рах	подобия, называю т ся зависи
мост и ст епени сж ат и я и к. п. д.		ком п рессора от парамет ров,
определяю щ их подобны е реж и м ы		его работ ы .
Если в качестве аргументов избраны (для данного			компрес
сора) параметр весового расхода		и параметр	оборотов

Ра

— .., то согласно приведенному определению универсальные

у Т *

характеристики будут представлять собой совокупность двух следующих зависимостей:

	в« * = /	П
	в« * = /	У т у ,
		У т у ,
	^adK f	_ J b _ }
	^adK f

Очевидно, что на характеристиках вместо степени сжатия может также фигурировать однозначно с ней связанный параметр адиа-

батической работы, а вместо	0 1/ Т *	п
батической работы, а вместо	— -— —	и —г-----: — ряд других па-
.	Ра*	У Т У

раметров.

Для построения универсальных характеристик не требуется проведения каких-либо особых испытаний компрессора. Они по лучаются из нормальных характеристик, снятых при любых

251

внешних условиях, путем простого			их перестроения, заключаю
щегося в замене		масштабов некоторых величин. Если имеются
нормальные характеристики, снятые			при определенных значениях
Ра	и Та* и построенные в функции, например,			G и п , то для
превращения их		в универсальные	достаточно	нанести	на ось
				Q	у	т *
абсцисс вместо масштаба для G масштаб для параметра —						<ig-
и	заменить на кривых степени сжатия и к. п.д.			число обрротов
п	значениями параметра ■ п
		V т*

Рис. 129. Универсальные характеристики осевого ком прессора

Универсальные	характеристики одного	из выполненных осе-
вых компрессоров	G V T *	п	представлены на
	в функции — ■ - и

рис. 129. Иногда на оси абсцисс вместо параметра весового

расхода	откладываются относительная плотность тока	qa
(рис. 130),	Q	п ро -
(рис. 130),	коэффициент скорости ^/отношение - -0^=- ,	п ро -
	't

252

порциональное числу Ма , и т. п. величины, однозначно связан-

G V T "*

ные с — ;|;а . Встречаются и другие варианты изображения

Ра

универсальных характеристик.

	Рис. 130.	Универсальные характеристики
		осевого компрессора
По своему	внешнему виду		универсальные характеристики,
построенные в	.	G V T ?	п
	функции -------и		—l=- или аналогичных им

параметров, ничем не отличаются от соответствующих нормаль

253

ных характеристик. Это объясняется тем, что при данных зна чениях температуры Та* и давления р * на входе в компрессор

параметры	G V 7 ?	п
параметры	-------- — и	------становятся пропорциональными ве-
	■Ра*	У ТУ

совому расходу и числу оборотов и поэтому универсальные характеристики превращаются в построенные в определенном масштабе нормальные характеристики. Кривые изменения сте пени сжатия и к. п. д. на универсальных характеристиках могут аналогично нормальным изображаться как раздельно (рис. 129), так и в совмещенном виде (рис. 130).

Главным достоинством универсальных характеристик по сра внению с нормальными является их справедливость для различ ных внешних условий. Они позволяют оценивать эксплуатацион

ные	качества			компрессора и, в частности, определять его сте
пень		сжатия		и	к. п. д. при любых значениях р а* и Та® незави
симо		от	условий снятия нормальных характеристик на стенде.
В самом деле, если известны расход воздуха G и число оборо
тов	п,	то, зная давление р а*					и температуру Та*, нетрудно под-
считать			параметры			G V Та*	п	определив	по ним по-
						---------— и	__и,
						Ра	V Т *		найти степень
ложение рабочей точки в поле характеристик,
сжатия и к.п .д . компрессора.
Универсальные характеристики дают также возможность по
дробно			исследовать влияние				внешних условий на работу ком
прессора. Это влияние оказывается								различным	в зависимости
от принятых условий. Так, например,								если принять постоянными
расход			воздуха		G,	давление	р а* и число оборотов /г, то при
уменьшении температуры Та*							рабочая точка в поле универсаль

ных характеристик будет перемещаться вверх (из-за увеличения

п	\	(«	уменьшению	0	1 / 7 7 \
V Т *	I	и влево I благодаря		__.__ _ I — по стрел-
	I	V			р *	/	степень
ке ab на рис. 129. Следовательно, в данном						случае
сжатия компрессора будет увеличиваться.
При постоянных значениях			G, п и Та*	падение давления р а*
			G У ТУ	,	в то	время	как па-
приведет к увеличению параметра —
			Ра

раметр оборотов не изменится. Поэтому рабочая точка переме

стится вдоль линии		— JL = - — const	слева	направо (по стрелке
ас на рис. 129)		V Т'а
	и степень сжатия уменьшится.
Аналогично	можно проанализировать			влияние начальных па
раметров состояния		воздуха на е*,	rfadK и связанные с ними ве

личины (LiK, NlK, L*dK и т. п.) и при других условиях.

Достоинством универсальных характеристик является также их справедливость для целого семейства геометрически подобных ком

2 5 4

прессоров (при условии их построения в функции соответствующий параметров подобия). Поэтому в тех случаях, когда снятие харак теристик натурных компрессоров по каким-либо причинам затрудни тельно, они могут определяться путем испытаний их моделей.

Вместе с тем необходимо учитывать, что построение универсаль ных характеристик основано на ряде допущений, ограничивающих область их применения.

Одним из основных допущений является отмеченное выше нали чие автомодельности течений в компрессоре по числу Re, которое

обычно соблюдается достаточно хо
рошо. Однако в отдельных случаях
(на больших высотах и малых ско
ростях полета, у компрессоров
весьма малых размеров, при испы
таниях компрессоров на вакуумных
установках с большими разреже
ниями и т. д.) число Рейнольдса
может оказаться значительно ниже
критического значения, вследствие
чего его изменение будет сущест
венно влиять на протекание харак
теристик компрессора. Это обстоя
тельство подтверждается опытными
данными	различных	исследовате
лей, приведенными, в частности, на				Рис.	131. Влияние числа Рейноль
рис. 131. Как видно,		при	прочих
равных условиях уменьшение числа				дса	на характеристики компрес
Re приводит к падению к. п.д. (а					сора
также и степени сжатия)			компрес
сора. В	этих случаях	в универсальные характеристики, основан

ные на учете влияния только чисел М, должны вноситься необхо димые коррективы.

Второе по важности допущение заключается в независимости те плоемкостей и показателей адиабат воздуха в различных сечениях потока от изменения соответствующих температур, а.следовательно, от температуры на входе в компрессор. При дозвуковых и относи тельно небольших сверхзвуковых скоростях полета изменение тепло емкости обычно не превосходит 2—3% и потому не оказывает ощу тимого влияния на условия подобия режимов компрессора. Однако в случае больших сверхзвуковых скоростей полета диапазон изме нения температуры Т а* может стать столь широким, что рассматри ваемое допущение окажется неприемлемым.

К числу факторов, не учитываемых при построении универсаль ных характеристик, относятся также упомянутые выше теплообмен с окружающей средой и изменение геометрии компрессора, вызы ваемое тепловым воздействием.

255

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/124709

Смотрите также:










2014 biblioonline ru