- •Глава 3 – Основные закономерности рабочего процесса лопаточного компрессора
- •3.1 Компрессор. Основные понятия, определения, типы
- •3.2 Принцип действия ступени компрессора
- •3.3 Изменение основных параметров по длине проточной части компрессора
- •3.4 Основные параметры, характеризующие работу степени компрессора
- •3.4.1 Кинематические параметры компрессора
- •3.4.2 Энергетические параметры
- •3.4.2.1 Степень сжатия компрессора
- •3.4.2.2 Преобразование энергии в ступени компрессора
- •3.4.3 Степень реактивности
- •3 .5 Закрутка потока на входе в ступень компрессора
- •3.6 Условия совместной работы элементарных ступеней, расположенных на различных радиусах
- •3.6.1 Ступень с постоянной циркуляцией
- •3.6.2 Ступень с постоянной реактивностью
- •3.7 Рабочий процесс центробежного компрессора
- •3.7.1 Схема ступени центробежного компрессора
- •3.7.2 Преимущества и недостатки цбк
- •3.7.3 Относительные безразмерные параметры
- •3.7.4 Степень реактивности ступени цбк
- •3.7.5 Течение воздуха в цбк
- •3.7.6 Входное устройство
- •3.7.7 Рабочее колесо
- •3.7.7.1 Вход в рабочее колесо
- •3.7.7.2 Классификация рабочих колес цбк
- •3.7.7.4 Выход из рабочего колеса при бесконечном числе лопаток
- •3.7.7.5 Силовое воздействие на воздух в межлопаточном канале
- •3.7.7.6 Выход из рабочего колеса при конечном числе лопаток
- •3.7.8 Приблизительная оценка кпд ступени цбк
- •3.7.9 Потери энергии в рабочем колесе
- •3.7.10 Критерий «Де Халлера»
- •3.7.11 Рабочий процесс в диффузоре цбк
- •3.7.11.1 Безлопаточный диффузор
- •3.7.11.2 Лопаточный диффузор
- •3.7.12 Выходное устройство
- •3.8 Характеристики компрессоров
- •3.8.1 Характеристики компрессорных решёток
- •3.8.2 Напорная характеристика ступени компрессора
- •3.8.3 Характеристика компрессора
- •3.9 Многоступенчатые осевые компрессоры
- •3.9.1 Основные параметры многоступенчатого компрессора
- •3.9.2 Изменение размеров проточной части компрессора
- •3.9.3 Распределение работ сжатия в осевых компрессорах
- •3.9.4 Распределение работ сжатия в двух- и трёхкаскадных осевых компрессорах
- •3.10 Работа компрессора в нерасчетных условиях. Регулирование компрессоров.
- •3.10.1 Характеристики компрессора в условиях неравномерного и нестационарного потока на входе
- •3.10.2 Срывные и неустойчивые режимы работы компрессора
- •3.10.3 Помпаж компрессора в системе двигателя
- •3.10.4 Работа компрессора по дроссельной характеристике
- •3.10.4 Способы регулирования многоступенчатых компрессоров
- •6.11. Характеристики регулируемого многоступенчатого компрессора
3.7.7 Рабочее колесо
Рабочее колесо ЦБК, вращаясь, передаёт энергию протекающему через него воздуху. Течения воздуха в рабочем колесе можно разделить на три этапа: вход в рабочее колесо, течение воздуха в межлопаточном канале и выход из рабочего колеса.
3.7.7.1 Вход в рабочее колесо
Течение воздуха на входе в ступень ЦБК носит такой же характер, как и на входе в ступень ОК. Для определения направления движения воздуха на входе в рабочие колесо строят треугольник скоростей (Рисунок 3).
|
|
Рабочее колесо имеет в месте развёртки А‑А некоторую окружную скорость . На вход воздух поступает с абсолютной скоростью и направлен под углом к фронту решётки. Относительная скорость направлена к фронту решётки под кинематическим углом .
Углы, указанные в треугольнике скоростей (Error: Reference source not found, Рисунок 3) без нижнего индекса «Л» относятся к скоростям воздушного потока. Их не следует отождествлять с конструктивными (лопаточными) углами, относящимися непосредственно к элементам проточной части компрессора.
Условие безотрывного обтекания передних кромок лучше всего выполняется, когда воздух подходит под углом атаки . Таким образом, конструктивный угол лопатки определяется как: .
Для всех рабочих колёс ЦБК характерно, что кинематический угол бета на периферии . Это обусловлено тем, что в этом интервале расход воздуха через рабочее колесо максимальный. На графике (Error: Reference source not found) показано, каким должен быть угол , для данных осевых ( ) и относительных скоростей ( ), чтобы расход был максимальный.
|
|
В настоящее время созданы высоконапорные ступени ЦБК со сверхзвуковой скоростью натекания потока на передние кромки лопаток, но КПД таких ступеней ниже, чем КПД дозвуковых ступеней.
В не сильно нагруженных компрессорах поток набегает на входные кромки под углом , то есть без закрутки. В противоположном случае можно теоретически реализовать такое рабочие колесо, когда закрутка столь велика, что . Такое колесо будет технологичным, но проиграет по всем остальным параметрам, поэтому в авиации такие не встречаются.
В общем случае изменение окружной составляющей скорости по радиусу (закрутку) можно задать в виде условия:
|
. |
|
При различных в пределах от +1 до –1 получаются разные законы закрутки. Так, при реализуется закон постоянства циркуляции, при реализуется закон вращения твёрдого тела.
Закрутка потока перед рабочим колесом заметно влияет на величину теоретического напора компрессора . В общем случае это влияние можно учесть коэффициентом неравномерности потока ([Error: Reference source not found], стр. 133), который добавим в уравнение Error: Reference source not found. Получим:
|
. |
|
При законе постоянной циркуляции ( ) установлено, что коэффициент . Для закона вращения твёрдого тела ( ) приблизительно справедливо:
|
. |
|
Приняв допущение, что зависимость в интервале линейная, можно определить для любого промежуточного закона закрутки по формуле:
|
. |
|