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

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

Аналогично определяется мощность одной ступени компрес сора. У выполненных авиационных компрессоров эффективная мощность колеблется в широких пределах — примерно от 3000 до 50000 л. с. и более.

§ 10. ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА МНОГОСТУПЕНЧАТОГО СЖАТИЯ

Многоступенчатые компрессоры применяются в тех случаях, когда степень сжатия, создаваемая одноступенчатым компрессором^ оказывается меньше необходимой для двигателя..В таких компрес сорах процесс сжатия осуществляется в ряде последовательно рас


положенных ступеней,					в	каждой.		\
из которых к воздуху подво
дится	внешняя			механическая
энергия. Благодаря этому и до
стигается высокая общая сте
пень сжатия.
Поскольку относительные гид
равлические потери в					отдельных
ступенях		компрессора			в	общем
случае неодинаковы, то показа
тели	политроп			сжатия		в	этих
ступенях,		строго		говоря,			отли
чаются друг от друга и не совпа
дают с показателем средней по
литропы сжатия всего компрес
сора.	Указанное			несовпадение				Рис. 9. Процесс сжатия в многосту
обусловливается				также		наличи
								пенчатом компрессоре
ем в многоступенчатом компрес
соре	некоторых		дополнительных					элементов и	соответствующих
гидравлических			потерь, которые отсутствуют в						отдельных ступе

нях. У многоступенчатого осевого компрессора, например, такими элементами являются неподвижные лопатки перед первым рабо чим колесом, дополнительный спрямляющий аппарат, нередко устанавливаемый за последней степенью, и др.

•Однако экспериментальные данные свидетельствуют О том, что в многоступенчатых авиационных компрессорах отмеченное расхож дение между показателями политроп' сжатия в количественном от ношении, как правило, невелико. Поэтому при выяснении принци пиальных термодинамических особенностей процесса многоступен чатого сжатия будем принимать показатели политроп для всех сту

пеней и компрессора в целом одинаковыми.			! '	1
Процесс	изменения состояния	воздуха	в многоступенчатом
компрессоре	(в качестве примера	рассмотрен трехступенчатый
компрессор)	при указанных допущениях изображен й диаграмме
p v на рис. 9. Здесь точки /, II и III* (k*)			определяют полные

параметры состояния воздуха на выходе соответственно из пер вой, второй и третьей ступеней. Кривые а*-1*, ' 1*-Н*!и

3 *

3 5

представляют собой политропы сжатия в отдельных ступенях,

а кривая	a k — политропу сжатия воздуха в	компрессоре.
Адиабата	сжатия в первой ступени изображается	кривой a-Id .

Адиабаты сжатия в последующих ступенях должны проводиться


из точек I* и //*,			определяющих, фактическое состояние воз
духа на входе в эти				ступени.		Поэтому им соответствуют кри
вые l-Uad		и 1Г-1П*а .		Кривая		a'k*ad является адиабатой сжатия
для	всего	компрессора.
Политропические работы					отдельных ступеней изображаются
в	^-диаграмме		следующими площадями: LpI — пл. (Ьа1*с),
ЬрП— пл. (cIIId),			Lpm — nn.{dIIUI*e)\				политропическая работа
всего компрессора			LpK = nn. (Ьа1Пе).				Благодаря равенству по
казателей		политроп сжатия			ступеней в данном случае

(г — число ступеней), т. е. политропическая работа компрессора равна сумме политропических работ его ступеней.

Адиабатическим работам ступеней соответствуют следующие

площади: Lad l- пл. (boIadс),	L*adII -	пл.	(cIIId d),	L*adIII—
пл. (сШ*11Гайе)\ адиабатическая	работа	компрессора		в делом
К ак = пл- {ba*kad е).
Нетрудно видеть, что
Lайк < T i K a — Kai + K d n + • •			• + L*adz ’
1

т. e. адиабатическая работа всего компрессора меньше суммы адиабатических работ его отдельных ступеней. Это различие объясняется тем, что фактическая температура на входе в каж дую последующую ступень превосходит температуру конца адиабатического сжатия до того же давления. Иначе говоря,

расхождение между L*adK и Ъ К а обусловливается наличием фак- 1

тора подогрева, т. е. более сильным подогревом воздуха во всех предыдущих ступенях по сравнению с идеальным про

цессом сжатия. Благодаря этому в последующих			ступенях даже
в идеальном случае, т. е.	при адиабатическом		процессе в них,
необходимо для получения	данной	степени сжатия затрачивать
энергию в большем количестве.
Очевидно, что адиабатическая работа L*adK будет тем				сильнее
Z
отличаться от суммы	чем	больше при	данной	степени
1

3 6

сжатия ек* число ступеней компрессора и показатель политропы сжатия в каждой ступени.

Внутренняя работа компрессора, естественно,						будет	опреде
ляться	как сумма внутренних			работ L t отдельных		ступеней:
		Z
	L iK— S i/ — Lu +			Luj + . . . + L iz .			(1-39)
		l
Применяя формулу			(1.15)	к ступени компрессора,			получим
связь между внутренней работой ступени и ее степенью							сжатия:
		Li = k — 1 RT*					(1.40)
где Т *	— полная температура			воздуха на входе в		ступень.
Так	как температура		Т *	от ступени к	ступени постепенно
увеличивается,		то отсюда следует, что для обеспечения одина
ковых	степеней	сжатия	во всех ступенях		компрессора необхо

димо в каждой последующей ступени подводить к воздуху большую энергию, чем в предыдущей. Этим обусловливается трудность получения высоких степеней сжатия в последних ступенях компрессора.

Между степенью сжатия компрессора в целом и степенями сжатия его ступеней существует следующее очевидное соотно шение:

		п ■ , сZ		(1.41)
Установим теперь	связь между			адиабатическими к.п. д. от
дельных ступеней и всего компрессора.
В соответствии с	определением			и формулой (1.39) адиаба
тический к. п. д. компрессора
	« __	L *	L *
	« __	и айк__	и айк
"^adK		I	г	(1.42)
		*	2	Lx
			1

Наряду с этим адиабатический к. п.д. ступени

откуда следует

L *	L *	.	L *	,	i	/ *
^ ad		.	^ a d ll	,	i	u adz

S i . = 2

X d X d l X d l l X d z

После подстановки получим искомую связь:

3 7 .

*	L*	"adu
	___ ^adK

"^adK	z			I f	L *	1(1.43)
. j u		i ,		* "»a d l i,	^ a*d l l ',	'adz
		X d		4 a d l	Tia d !I	X d z
		X d
Непосредственно из вывода формулы (1.43) следует, что она
справедлива не	только			при принятых		выше допущениях, но и
в caiwoM общем	случае;			когда	покаЬа'телн политроп сжатия в
отдельный ступенях			различны,’		■а также когда имеются потери
полного давления		в	дополнительных			элементах компрессора.

Эти потери находят отражение' в величине адиабатической ра боты компрессора .L*adK, так к^к она'подсчитывается по давле

ниям на входе и .выходе из компрессора, а не непосредственно перед первой и за последней'ступенью.

В частном случае равенства адиабатических к.п. д. ступеней формула (1.43) принимает вид

	“^adK				(1.43а)
				1
	Z
а так	как LadK < £ Lad	то	отсюда следует
	1
		X d K		^ X d •
т. е.	адиабат ический	к .п .д .		многост упенчат ого	ком прессора
м еньш е адиабат ического			к .п .д . его от дельной		ступени.	Это
объясняется влиянием указанного выше фактора подогрева.						rfadK
Полученное соотношение между адиабатическими к .п .д .						rfadK

илегко усматривается также из формулы (1.31). Эта фор


мулам	равной	мере справедлива			и для всего компрессора, и
для его	ступени, а так		как	компрессор в целом всегда имеет
более высокую		степень	сжатия,		чем ступень, то отсюда и вы
текает, что его к .п .д . t\adK<f\*ad.
Недостаток		формулы	(1.43)		заключается в том, что для
пользования ею необходимо,				кроме адиабатических к. п. д. сту

пеней, знать дополнительно их степени сжатия, которые в пред варительной стадии расчета обычно бывают неизвестными. По этому в случае равенства или небольшого расхождения между показателями политроп сжатия ступеней целесообразнее подсчи

тывать адиабатический к.п.д.	компрессора по формуле (1.31).
Если при этом степень сжатия	ступени невелика, то можно
приближенно принимать
т* _	k
т * — 1	k — 1 r^ad ’

3 8

что равносильно допущению

<<!

т. е. включению избыточной работы сжатия в число собственно гидравлических потерь в ступени.

Если компрессор состоит из двух групп ступеней, имеющих существенно различные показатели политроп сжатия, то его адиабатический к.п. д. можно определять по формуле

й-1
*	- 1		(1.44)
/72,*—1	/72а*—I
* /72!* *		т<*
£/г2
где s ,, е2 — степени сжатия	первой и		второй групп ступеней^

яг,*, яг,* — показатели политроп сжатия в этих ступенях.

ГЛАВА ВТОРАЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОСЕВОМ КОМПРЕССОРЕ

§ 11. УСТРОЙСТВО ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Как указывалось во введении, многоступенчатый осевой ком прессор (рис. 10) состоит из ряда расположенных друг за другом

Рис. 10. Принципиальная схема многоступенчатого осевого компрессора

вращающихся рабочих колес (РК) и неподвижных спрямляющих аппаратов (СА).

Лопатки рабочих колес изготавливаются отдельно от несущих их элементов и с помощью специальных замков крепятся либо на

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

Смотрите также:










2014 biblioonline ru