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

Эффективные к. п.д. % и ^т* связаны между собой таким же соотношением, как и окружные:

Потери энергии в турбине оцениваются также ее механиче­ ским к. п.д. т)т т , под которым будем понимать отношение эф­ фективной работы к работе на окружности:

Как видим, при принятом определении механический к.п .д. учитывает одновременно и собственно механические потери, и потерю на утечки. Следует отметить, что нередко оценка ука­ занных потерь, особенно при повышенных значениях As, произ­ водится раздельно двумя соответствующими к. п.д., произведе­ нием которых определяется величина приведенного выше обоб­ щающего к. П.д. Ч\тт-

Заменяя в (14.29) эффективную работу произведением Lut\mx

газа с2 на выходе из турбины используется в последующих эле­

зуется, то решающее значение приобретают к.п .д ., определенцые по статическим параметрам.

§ 91. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТУРБИНЫ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА

Для наддува герметических кабин современных самолетов обыч­ но используется часть сжатого воздуха, поступающего в камеру сго­ рания ТРД из компрессора. Воздух, отбираемый от компрессора, имеет температуру порядка 200—300 °С и должен быть предвари-

3 0 4

схеме горячий воздух, поступающий от компрессора ТРД, предвари­ тельно охлаждается в теплообменнике (воздухо-воздушном радиато­ ре), где его температура снижается на 140— 160°. Собственно турбо­ холодильник состоит го двух частей: турбины и вентилятора. Тур-

Охлаждающий воздух ■ из атмостеры

Рис. 158. Схема турбохолодильной установки:

1 — турбина; 2 — вентилятор; 3 — турбохолодильник; 4 — теплообменник

бина приводится во вращение воздухом, поступающим в кабину. На­ грузкой турбины является вентилятор, прогоняющий атмосферный воздух через теплообменник.

Охлаждение воздуха в турбине происходит за счет отвода энер­ гии, идущей на вращение вентилятора. Падение полной температуры на турбине может быть определено по уравнению энтальпии

> - ( ? )' * J

где работа турбины

Таким образом, падение полной температуры на турбине опре­ деляется температурой за теплообменником Т * , степенью рас­ ширения в турбине по полным давлениям ет* =

D ^

чатая турбина, при боль­ ших гт* в целях повыше­ ния к.п .д . целесообразно использовать двухступен­ чатую турбину.

Обычно в турбохолодильных установках ис­ пользуются радиальные турбины, а в качестве вентилятора — односту­ пенчатый центробежный или осевой компрессор. Вследствие малых раз­ меров рабочих колес

(порядка D = 100 мм) для обеспечения необходимой окружной скорости число оборотов турбокомпрессора достигает нескольких десятков тысяч оборотов в минуту.

ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ СТУПЕНЬ ТУРБИНЫ

§ 92. КИНЕМАТИКА ПОТОКА И ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ ГАЗА В СОПЛОВОМ АППАРАТЕ

В сопловом аппарате происходит преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую и, кроме того, потоку сообщается за­ крутка в направлении вращения колеса. Обе эти задачи решаются одновременно за счет соответствующего изгиба профиля лопаток

3 0 6

Характер изменения параметров газа в сопловом аппарате в общих чертах был рассмотрен в § 86.

Ускорение и поворот потока в СА создают сложную картину течения: параметры газа изменяются не только вдоль оси меж­ лопаточного канала, но и по его ширине. О неравномерности распределения параметров газа в каналах СА можно судить по рис. 160, на котором показано типичное изменение давления на вогнутой („корытце“) и выпуклой („спинке") сторонах про­ филя сопловой лопатки. На передней кром­

ность отрыва потока от лопаток соплового аппарата, что отли­ чает его от обычных сопел с прямой осью.

Значительная неравномерность параметров газа по шагу наблю­ дается также на выходе из решетки, а зачастую и на входе в нее.

При общем анализе работы соплового аппарата и его расчете обычно оперируют средними значениями параметров газа по шагу решетки и в соответствии с этим рассматривают межлопаточный ка­ нал СА как обычное сопло с прямой осью.

Из газовой динамики известно, что для ускорения потока про­ ходная площадь сопла должна изменяться определенным образом. При дозвуковых скоростях течения она должна в направлении дви­ жения газа уменьшаться, а при сверхзвуковых — увеличиваться.

Участок межлопаточного канала СА до минимальной проходной площади, т. е. до сечения АВ (рис. 161), работает как обычное су­ жающееся сопло. Разгон потока на этом участке возможен только до скорости, равной в сечении АВ местной скорости звука. Если дав­ ление газа в сечении АВ при этом оказывается более высоким, чем на выходе из СА, то дальнейшее расширение газа и разгон потока до сверхзвуковых скоростей происходит в так называемом .косом срезе сопла АВС, который работает аналогично расширяющейся ча­ сти сверхзвукового сопла с прямой осью. Различие заключается