Совместная работа ступеней в многоступенчатом компрессоре
Условиями совместной работы ступеней в МОК являются:
- равенство расходов воздуха через все ступени;
- равенство частот вращения всех ступеней.
Режим работы каждой ступени определяется параметром . От него зависят углы атаки на лопаточных венцах (
)
На расчетном режиме работы нерегулируемого МОК для каждой ступени.
Для входа в первую и последнюю ступень запишем условие равенства расходов:
Равенства частот вращения для этих же сечений запишем как:
, откуда выразим
Поделим 1-е равенство на 2-е, получим:
, откуда
Поскольку , получим, что
.
Аналогичное соотношение справедливо для любых двух ступеней МОК.
Можно приближенно принять, что . Тогда, если
и
, все ступени работают на оптимальных режимах. Но если
или
отличаются от расчетных, то
обязательно изменяется, а значит, режимы работы отдельных ступеней отклонятся от оптимальных. Это явление называют рассогласованием ступеней.
Режим работы МОК определяется его и
. Рассмотрим изолированно влияние этих факторов на рассогласование ступеней.
Рассогласование ступеней МОК при изменении
Рассмотрим случай снижения .
снизится, значит,
. Их этого следует, что на I ступени
станет меньше, чем на последней, а значит, угол атаки на первой ступени будет больше, чем на последней.
При и сверхкритическом перепаде давлений на нем запишем баланс расходов для входа в последнюю ступень и дроссель:
, откуда следует, что
.
Можно приближенно принять, что .
В то же время снижается, а значит, снижается и
(в меньшей степени, чем падает
, т.к. при снижении
понижается и температура на входе в последнюю ступень).
Т.о., несколько возрастает. (
). Т.е. угол атаки на последней ступени уменьшается, и последняя ступень облегчается.
Но из-за снижения расхода воздуха ( ) снижается
, и она снижается сильнее, чем снижается
. Поэтому
снижается, и тем сильнее, чем больше расчетное значение
. Угол атаки на первой ступени возрастает, ступень затяжеляется.
При увеличении наблюдается обратная картина – первые ступени облегчаются, последние затяжеляются.
Качественный характер влияния на распределение углов атаки ступеней можно показать на рисунке:
При таком рассогласовании КПД первых и последних ступеней снижается, а режим работы средних ступеней остается близким к оптимальному. Изменение КПД компрессора при изменении объясняется путем анализа двух видов потерь в лопаточных венцах – волновых и на вихреобразование.
При небольшом снижении роль волновых потерь снижается, а рассогласование еще невелико, значит, режимы работы отдельных ступеней близки к оптимальным, и потери на вихреобразование отсутствуют. Т.О, КПД компрессора вырастет.
При большем снижении из-за роста влияния рассогласования КПД компрессора снижается, и тем сильнее, чем больше
.
При повышении КПД снижается как из-за рассогласования, так и за счет роста волновых потерь.
Рассогласование ступеней МОК при изменении площади дросселя и
Рассмотрим случай . На расчетном режиме все ступени работают при
.
Прикрытие дросселя ведет к снижению , а значит, и
. В соответствии с характеристикой I ступени
. Значит,
. Т.е.
снизится сильнее, чем
. А у каждой последующей ступени изменение коэффициента расхода
будет большим, чем у предыдущей ступени. Наиболее сильно
изменяется на последней ступени.
Характер изменения коэффициентов расхода и связанных с ними углов атаки по ступеням МОК можно показать на рисунке:
Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 964;