- •Часть I Рыбинск 1999
- •Глава 1. Компрессор гтд как тепловая лопаточная машина.
- •Глава 2. Cтупень осевого компрессора. 20
- •Задачи и контрольные вопросы к главе 2. 43
- •Глава 3. Характеристики компрессорных решёток. 46
- •Глава 4. Многоступенчатые осевые компрессоры. 95
- •Глава 1. Компрессор гтд как тепловая лопаточная машина.
- •Идеальный цикл гтд
- •Принципиальные схемы компрессоров
- •1.2.1. Осевые компрессоры
- •Основные недостатки:
- •1.2.2. Диагональные компрессоры
- •1.2.3. Центробежные компрессоры
- •1.2.4. Комбинированные компрессоры
- •1.3. Элементарная ступень осевого компрессора
- •1.4. Основные уравнения теории турбомашин применительно к компрессорам
- •1.4.1. Уравнение неразрывности
- •1.4.2. Уравнение энергии в тепловой форме
- •1.4.3. Уравнение энергии в механической форме (Уравнение Бернулли)
- •1.4.4. Уравнение количества движения
- •1.4.5. Уравнение моментов количества движения
- •1.4.6. Эффективность процесса повышения давления в компрессоре
- •Глава 2. Cтупень осевого компрессора
- •2.1. Основные параметры осевой ступени
- •2.1.1Термодинамические параметры
- •2.1.2. Геометрические параметры
- •2.1.3. Кинематические и гахзодинамические параметры
- •2.1.4. Энергетические параметры
- •В указанных интервалах изменения параметров большим значениям соответствуют большие значения и меньшие значения .
- •2.2. Взаимовлияние основных параметров ступени
- •2.2.1. Типы ступеней в зависимости от степени реактивности
- •2.2.2. Пути достижения высокой эффективности ступени компрессора
- •Распределение параметров потока по высоте проточной части осевой ступени
- •Условия совместной работы элементарных ступеней, расположенных на различных радиусах
- •2.3.2. Ступень с постоянной по радиусу циркуляцией
- •2.3.4. Некоторые рекомендации по выбору параметров ступени по радиусу
Глава 4. Многоступенчатые осевые компрессоры. 95
4.1. Основные параметры многоступенчатого компрессора и их связь с параметрами ступеней. 95
4.2. Определение оптимального числа ступеней многоступенчатого компрессора. 98
4.3. Изменение параметров ступеней и потока по длине проточной части. 99
4.4.Формы меридионального сечения проточной части. 103
4.5.Основные этапы газодинамического расчёта многоступенчатого компрессора. 104
Задачи и контрольные вопросы к главе 4. 106
Список литературы, рекомендуемой к главе 4. 107
Глава 1. Компрессор гтд как тепловая лопаточная машина.
Идеальный цикл гтд
Для реализации полёта ЛА на различных высотах (Н=0…20км) со скоростями требуются силовые установки, в которых реализуется термодинамический цикл с непрерывным характером рабочего процесса. Таким циклом (рис 1.1) является цикл Брайтона (или цикл с подводом тепла при Р=const). Для
реализации этого идеального цикла необходимо осуществить: (н-к) – процесс сжатия в компрессоре и входном устройстве; (к-г) – подвод тепла Q1 в КС; (г-с) – расширение в турбине и сопле; (с-н) – отвод тепла Q2 от реактивной струи в атмосферу.
Как известно из курса термодинамики, эффективность цикла любой тепловой машины определяется термическим КПД цикла:
. (1.1)
Для идеального цикла легко получить преобразованное из (1.1) соотношение:
, (1.2)
где –степень повышения давления в компрессоре; –показатель адиабаты для рабочего тела компрессора; для ВРД =1,4 т.к. рабочее тело – воздух.
; ;
Вклад входного устройства в общую степень повышения давления при , где используется большинство двигателей, существенно мал, поэтому термодинамический КПД цикла практически полностью определяет . Требуемая с точки зрения оптимальных параметров цикла величина повышения давления . рабочего тела создаётся в компрессоре. Для повышения давления от до к компрессору необходимо подвести извне механическую работу . В ГТД эта работа снимается с турбины.
По большому счёту, теория компрессоров занимается одной задачей, а именно, как с минимумом потерь преобразовать подводимую механическую работу в потенциальную и кинетическую энергию рабочего тела (воздуха), выражающуюся в росте давления и температуры .
Принципиальные схемы компрессоров
…
Рис. 1.2. Классификация компрессоров по принципу действия.
В нашем курсе мы будем рассматривать только лопаточные компрессоры, т.к. именно они удовлетворяют основным требованиям, предъявляемымсовременным авиационным компрессорам:
1)минимальные габариты и масса ( );
2)максимальная лобовая производительность ( );
3)высокий КПД ( );
4)благоприятное протекание характеристик в широком диапазоне режимов;
5)высокая надёжность и экономичность.
Лопаточным компрессором (далее везде просто компрессором) называется устройство, в проточной осуществляется подвод механической части которого энергии к потоку рабочего тела посредством системы вращающихся и неподвижных лопаток специальной формы.
П ринцип действия компрессора основан на эффекте взаимодействия лопатки c рабочим телом. Если лопатка закреплена в ободе диска, вращающегося с окружной скоростью и находится в потоке рабочего тела, то действующая на нее аэродинамическая сила может быть определена как равнодействующая всех сил давлений и трения , приложенных во всех точках её поверхности . Если известно распределение этих сил по поверхности лопатки, то полная аэродинамическая сила , действующая на лопатку со стороны газа, определяется из соотношения:
. (1.3)
В