Глава 2. Cтупень осевого компрессора

2.1. Основные параметры осевой ступени

В соответствии с ГОСТ 23851-79 «Двигатели авиационные газотурбинные» сечение на входе в ступень (входе в РК) обозначается индексом 1, в межвенцевом зазоре (выход из РК равен входу в НА) – индексом 2, на выходе из ступени (выходе из НА) – индексом 3. Скорости и углы в потоке в относительном движении обозначаются соответственно W и , а в абсолютном движении C и .

Качественные изменения параметров потока в ступени осевого компрессора устанавливаются на основе анализа уравнения энергии, записанного отдельно для решёток РК и решёток НА, и представлено на рисунке 2.1.

2.1.1Термодинамические параметры

И зменение термодинамических параметров в ступени осевого компрессора рассмотрим при помощи (i-S) диаграммы, в которой все энергетические величины, входящие в энтальпию потока рабочего тела, изображаются в виде вертикальных отрезков, что весьма удобно для анализа. Если принять все параметры на входе в ступень (сечение 1) известными, то общий алгоритм расчёта термодинамических параметров в других контрольных сечениях будет следующим:

1) при известных потерях в РК , можно определить изменение энтропии в РК как ;

2 )при заданном статическом давлении , задаваемых и определяем параметры в точке 2. На изоэнтропе (S = сonst), проходящей через точку 2, располагаются точки, определяющие параметры заторможенного потока в абсолютном движении на выходе из РК;

3

Рис. 2.2. i S диаграмма процесса сжатия газа в ступени компрессора

)находим параметры торможения в относительном движении. Если струйки тока изменяют свой радиус в РК ( ), то на изоэнтропе от точки 2 откладывается от уровня отрезок и находятся и . Находим и далее . После этого находим параметры торможения в абсолютном движении и ;

4)в НА часть кинетической энергии потока преобразуется в потенциальную энергию в результате чего . Естественно, при этом ; , поскольку здесь энергия и тепло не отводятся. По известным потерям определяются и точка на изобаре , которая задаётся величиной . Скорость на выходе из НА находят из соотношения .

2.1.2. Геометрические параметры

Характерными размерами ступени осевого компрессора в любом контрольном сечении являются:

–наружный (перифирийный) диаметр ;

–втулочный диаметр ;

–средний диаметр ;

–высота лопатки

–осевая ширина венца ; ;

–хорда лопатки b;

–угол установки ;

–осевой зазор ;

–радиальный зазор .

Однако, в расчётной практике более важны безразмерные относительные геометрические параметры:

–относительный диаметр втулки для первых ступеней КНД и вентиляторов; для последних ступеней КВД;

–удлиннение лопаток ; для первых ступеней; для последних ступеней (лопатки выполняются более широкими, т.к. они передают работу более нагретому, чем на первых ступенях воздуху;

–парусность лопаток