- •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
3.7.10 Критерий «Де Халлера»
Критерий «Де Халлер» (De Haller) определяется как отношение скоростей в относительном движении:
|
. |
|
|
|
Однако не всегда, получается, выйти на такие высокие значения, так как они приводит к уменьшению ширины лопаток на выходе , что в свою очередь приводит к трудностям в диффузоре. Критерий «Де Халлер» обычно находится в интервале 0,50...0,75.
3.7.11 Рабочий процесс в диффузоре цбк
На выходе из рабочего колеса ЦБК абсолютная скорость , являющаяся функцией окружной скорости , расхода воздуха, числа лопаток рабочего колеса и их формы, может достигать , а число Маха . Для преобразования кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления применяют диффузоры. Сначала воздух после рабочего колеса поступает в безлопаточный диффузор, а затем в большинстве случаях в лопаточный диффузор (Рисунок 1).
3.7.11.1 Безлопаточный диффузор
Безлопаточный диффузор, иногда его называют щелевой диффузор, представляет собой кольцевую щель с параллельными или расходящимися в сторону больших диаметров стенками. Движение воздуха в диффузоре обладает всеми особенностями движения в расширяющемся канале, где кроме потерь на трение имеются ещё потери, вызванные наличием вихрей и срыва потока.
В безлопаточном диффузоре имеется только момент трения. Поэтому в случае осреднённого потока момент количества движения в окружном направлении можно записать в виде:
|
. |
|
Если пренебречь трением, то в безлопаточном диффузоре поток подчиняется закону потенциального вихря:
|
. |
|
Из уравнения (53) вытекает формула для определения окружной составляющей абсолютной скорости на выходе:
|
. |
|
Согласно уравнению расхода в любом сечении безлопаточного диффузора справедливо:
|
, |
|
|
, |
|
из чего следует пропорциональность:
|
, |
|
и если считать , то можно записать:
|
. |
|
Из уравнения (58) вытекает формула для определения радиальной составляющей абсолютной скорости на выходе:
|
. |
|
Угол потока на выходе:
|
. |
|
Если стенки параллельны ( ), то , и частицы воздуха будут двигаться по траектории логарифмической спирали (Error: Reference source not found).
|
|
Угол выхода потока на выходе из диффузора обычно не велик и на расчётном режиме равен .
Так как потери в диффузоре сильно возрастают с увеличением длины траектории протекающего воздуха, возникает потребность оценить эту траекторию.
Длину траектории частицы воздуха, протекающей в безлопаточном диффузоре, можно приблизительно вычислить с помощью формул:
|
, |
|
|
. |
|
Следовательно, длина траектории приблизительно в четыре раза превышает радиальную протяжённость диффузора (Error: Reference source not found). Это на много выше того, чего можно реализовать в лопаточном диффузоре.
Поэтому может возникнуть вопрос о целесообразности использования безлопаточного диффузора с точки зрения высокого КПД компрессора. Однако, безлопаточный диффузор обладает одним большим достоинством. В нём можно снизить сверхзвуковую скорость в дозвуковую скорость без скачков уплотнения. Поэтому безлопаточный диффузор применяют, когда число Маха абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса и скорость гасит обычно до – числа Маха на выходе из безлопаточного диффузора.
В составе ЦБК безлопаточный диффузор также необходим для выравнивания потока воздуха перед лопаточным диффузором, даже когда . Для этого достаточно, если относительная радиальная протяжённость находится в пределе:
|
. |
|
Проектирование проводится заданием значения , с помощью соотношения (58) и газодинамического соотношения:
|
. |
|
Расчёт с принятыми допущениями (отсутствие трения, ), даёт только приблизительное решение. Ошибка составляет примерно 5 % [Error: Reference source not found].