- •Введение
- •Понятие лопаточной машины и основные схемы течения рабочего тела в проточной части
- •1.1. Понятие лопаточной машины
- •1.2. Классификация лопаточных машин
- •1.3. Основные требования к лопаточным машинам
- •1 Лекция 2.4. Обозначения направлений, плоскостей, скоростей в лм
- •1.5. Принцип действия лопаточных машин
- •1.6. Схемы течения рабочего тела в лм
- •1.6.1. Одномерная схема течения рабочего тела в лм
- •1.6.2. Двумерная схема течения рабочего тела в лм
- •1.6.3. Трёхмерная схема течения рабочего тела в лм
- •2 Лекция 3. Основные уравнения, описывающие движение рабочего тела в лм
- •2.1. Уравнение неразрывности
- •2.2. Уравнение сохранения энергии в механической форме в абсолютном движении
- •2 Лекция 4.3. Уравнение сохранения энергии в тепловой форме в абсолютном движении
- •2.4. Уравнение сохранения энергии в механической форме в относительном движении
- •2.5. Уравнение сохранения энергии в тепловой форме в относительном движении
- •§ 2.6. Уравнение количества движения
- •§2.7. Уравнение моментов количества движения
- •2.8. Пример использования уравнения моментов количества движения
1.2. Классификация лопаточных машин
По принципу действия ЛМ подразделяют на машины – исполнители и машины – двигатели.
В машинах – исполнителях к рабочему телу подводится механическая энергия (компрессор, компрессор, гребной винт, вентилятор).
Вмашинах – двигателях механическая энергия отбирается от рабочего тела (турбины).
В соответствием с основным направлением течения рабочего тела лопаточные машины разделяют на осевые и радиальные.
Осевой лопаточной машиной называется такая лопаточная машина, линии тока рабочего тела в которой располагаются на цилиндрических поверхностях, оси которых совпадают с осью ЛМ. Рис. 1.3.
Радиальной лопаточной машиной называется такая ЛМ, лини тока рабочего тела в которой располагаются в плоскостях, перпендикулярных оси лопаточной машины.
Радиальные ЛМ подразделяются на центробежные (ц/б) и центростремительные (ц/с). Если течение рабочего тела в ЛМ идёт от центра к периферии, то такая лопаточная машина называется ц/б. Примером является центробежный компрессор, рис. 1.4. Если же поток в основном направлен от периферии к центру, то лопаточная машина называется центростремительной. Пример – центростремительная турбина (рисунок 1.5).
|
Рис. 1.4 |
Рис. 1.5 |
По числу ступеней лопаточные машины разделяются на одноступенчатые и многоступенчатые, в случае, если в состав лопаточной машины входит несколько ступеней.
У осевых компрессоров может быть до 15 ступеней. Турбины обычно имеют 2 – 5 ступеней.
1.3. Основные требования к лопаточным машинам
Основными требованиями к ЛМ авиационных ГТД являются:
Малая масса, малые габариты. В этом случае на борту разместится больше полезного груза.
Высокий кпд на расчётном режиме.
Благоприятное протекание характеристик лопаточной машины.
Надёжность, долговечность, живучесть.
Высокая технологичность. ().
Прокомментируем эти требования.
Если учесть, что в современных ГТД масса К и Т составляет 60..70% массы всего двигателя, то создание ЛМ с минимальной массой и габаритами становится важнейшей задачей авиадвигателестроения. Критерием оптимальности конструкции ЛМ в этом случае становится удельная масса двигателя . В настоящее время ставится задача создания ГТД с удельной массой.
Высокий КПД ЛМ диктуется соображениями получения высоких показателей эффективности ГТД в целом. В частности, КПД компрессора должен находится на уровне 0,85..0,9, а турбины – 0,9..0,94.
Требование благоприятного протекания характеристик обусловливается многорежимным характером работы ГТД.
Надёжность и живучесть – специфические требования, характерные для авиационной техники, и включают вопросы прочности и износа элементов ЛМ. (Живучесть – это требование к агрегату в нештатных условиях выполнять свои функции некоторое время).
Технологичность, мобильность создания и возможность модернизации предполагают использование методов передовой технологии в процессе изготовления ЛМ. При этом преследуется цель – снижение стоимости двигателя. Чем выше технологичность, тем меньше стоимость
Очевидно, что требования, предъявляемые к ЛМ, носят противоречивый характер. Удовлетворение всех требований – сложная инженерная и научная задача.