Газовая динамика осевого компрессора

Основными элементами ОК являются венцы подвижных и неподвижных лопаток. Лопатки рабочего колеса РК, направляющего аппарата НА составляют ступень осевого компрессора (рис. 19). ВНА (входной направляющий аппарат) необходим для закрутки воздуха в сторону вращения ротора, что позволяет увеличить напор осевого компрессора. Количество ступеней различное и для ГТУ ГТК-10-4 составляет порядка 10.

Рис. 19. Ступени осевого компрессора

ОК (осевой компрессор), в лопаточном аппарате которого происходит обратный процесс, преобразование механической работы в Е_к и в Е_п.

Межлопаточные каналы НА и РК выполнены диффузорно, т. е. расширяющиеся

Графически газовая динамика осевого компрессора приведена на рис. 20.

Рис. 20. Газовая динамика осевого компрессора

При вращении ротора воздух входит в межлопастной канал с относительной скоростью W₁. Так как канал расширяющийся, относительная скорость падает до W₂, то есть Е_к в рабочем колесе преобразуется в Е_п и внутреннюю энергию, происходит повышение давления и температуры. Воздух со скоростью С₂ поступает на лопатку НА, межлопаточный канал которой выполнен диффузорно, что приводит к снижению абсолютной скорости до С₃ и дальнейшему повышению давления и температуры.

При сжатии удельный объем (масса единицы объема) воздуха уменьшается, вследствие чего уменьшается площадь проходного сечения канала, согласно уравнению неразрывности:

В большинстве случаев при проектировании проточной части выбирают такое соотношение:

Выходная скорость потока из НА по числовому значению и направлению была равна скорости потока на вход в канал рабочего колеса, то есть С₃ = W₁. Тогда условия входа в следующую ступень будут такими же, как и в предшествующей ступени:

C₃=W₁.

Осевые компрессоры выполнены многоступенчатыми потому, что степень сжатия одной ступени равна π_ст ≈ 1,13, а для того, чтобы получить необходимое давление на входе из ОК, например, π_к = 4,6 необходимо 10 ступеней, то есть степени сжатия умножаются.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы назначение и состав осевого компрессора?

2. Какова конструкция, способы крепления и материал лопаток?

3. Что представляет собой конструкции ротора?

4. Что такое лабиринтное уплотнение?

5. Что можно рассказать о газовой динамике осевого компрессора?