Transcript Комплект презентационных программ.

Тема 10. «Компрессоры авиационных ГТД»
Занятие № 1. «Общие сведения о компрессорах
авиационных ГТД»
Вопросы:
1. Назначение, классификация и требования,
предъявляемые к компрессорам.
2. Схема и принцип действия ступени осевого компрессора.
3. Характеристики компрессоров.
Вопрос 1. Назначение, классификация и требования,
предъявляемые к компрессорам
Классификация компрессоров:
По принципу работы:
-осевые;
- центробежные;
- осецентробежные.
По количеству каскадов (роторов):
- однокаскадные (однороторные);
- двухкаскадные (двухроторные);
- трехкаскадные (трехроторные).
По скорости воздуха в проточной части ступени
- дозвуковые;
- трансзвуковые;
- сверхзвуковые.
Требования:
- высокий КПД при минимальной работе, подводимой к компрессору и максимальном
повышении давления;
- малые масса и габариты;
- устойчивая работа в заданных условиях эксплуатации;
- обеспечение в заданных условиях эксплуатации требуемой степени повышения
давления и расхода воздуха;
- общие требования к механизмам: надежность, безопасность и т.д.
Вопрос 1 end
Вопрос 2. Схема и принцип действия ступени осевого
компрессора
Схема ступени осевого компрессора
1
2
3
А↓
А↓
р*
Т*
р
Т
с
W
Рис. 4.1. Ступень осевого компрессора
Вопрос 2
Вопрос 2. Схема и принцип действия ступени осевого
компрессора
РК
1
Р
НА
2
3
Рu
w2
Ра
f2РК
α
f1РК
u
t
w3
R
c2
w1
β
c1
α
u
f2НА
u
f3НА
→
→ →
R=Gв(w2 - w1)
Рис. 4.2. Решетка профилей осевого компрессора
Вопрос 2
c3
Вопрос 2. Схема и принцип действия ступени осевого
компрессора
Угол натекания
w
ЦБ силы
инерции потока
w`
w
-i
+i
w
Рис. 4.3. Угол натекания потока на
лопатку компрессора
w
Рис. 4.4. Обтекание лопаток
компрессора при изменении угла
натекания i
Вопрос 2
Вопрос 2. Схема и принцип действия ступени осевого
компрессора
Работа, подводимая к воздуху в ступени компрессора
Для РК:
с3  с 2
2
Для НА:
0  L полНА 
2
2
→
 L трНА
с 2  с3
2
2
2
 L полНА  L трНА
Работа, подводимая к воздуху в ступени равна работе, подводимой в РК.
с 3  с1
2
LСТ  L РК  L полСТ 
с 3  с1
2
Для идеального двигателя
2
2
Вопрос 2
0
2
2
→
 L трСТ
LСТ = LполСТ + LтрСТ
Вопрос 2. Схема и принцип действия ступени осевого
компрессора
Составные части работы трения
(гидравлические потери)
профильные – потери, связанные с образованием
пограничного слоя на профиле
концевые –
потери, связанные с образованием
пограничного слоя на стенках,
ограничивающих проточную часть
компрессора
Рис. 4.5. Профильные потери энергии
Рис. 4.6. Концевые потери энергии
вторичные - потери, связанные с образованием
вторичных парных вихрей и
перетеканием воздуха над пером
лопатки
Рис. 4.7. Вторичные потери энергии
Вопрос 1
Вопрос 2. Схема и принцип действия ступени осевого
компрессора
Работа, затрачиваемая на вращение рабочего колеса компрессора
с1
U
Рa
W1
с1u
Сила, действующая на лопатки
со стороны потока:
Р



Р  G в ( w 2  w1 )
Рu
W1U
R
с2
W2
Pu  G в ( w 2 u  w1u )  G в ( с 2 u  с1u )
U
с2u
W2U
Сила, действующая на поток со
стороны лопаток :
Рис. 4.8. Обтекание воздухом лопаток рабочего колеса.
Момент силы, приложенной на среднем радиусе:
R u  G в ( с 2 u  с1u )
M u  R u rср  G в ( с 2 u  с1u ) rср
L СТ 
М u
G в ( с 2 u  с1u ) rср 
2

Gв
 w  
Gв
f2
f1
 u  
Вопрос 1
2
*
СТ
 rср  ( с 2 u  с1u )  u ( с 2 u  с1u )  u  c u ср  u  w u ср
   СТ   
*
 
*
К
*
К
  L Ц   Pдв
  L Ц ,  G в   Pдв
Вопрос 2. Схема и принцип действия ступени осевого
компрессора
Применение ВНА
В
ВНА
РК
1
w1
u
Без ВНА
С ВНА
св
iкр
u
iopt
fв
f1вна
c1
c1
Рис. 4.9. Решетка профилей осевого компрессора с ВНА
Вопрос 1
Вопрос 2. Схема и принцип действия ступени осевого
компрессора
Термодинамические процессы
в ступени осевого компрессора
р
3ад
3
Lпол сж = Lад сж + ΔLтр
Lсж
2ад
2
Т1 < Т2
ΔLтр
1
υ
Адиабатический КПД ступени
 адСТ 
L адСТ
L СТ

L адСТ
L пол СТ  L трСТ
Оценивает гидравлические потери в компрессоре.
Показывает, какая часть подведенной работы
затрачивается на повышение давления.
Степень реактивности
 
L адРК
L адСТ
Вопрос 2 end
Оценивает распределение работы адиабатического сжатия
между рабочим колесом и направляющим аппаратом.
Вопрос 3. Характеристики компрессоров
Нормальные характеристики компрессора
 к  f ( G в , n ),  к  f ( G в , n )
при
р в  const ,
Т в  const
*
*
Gв- var
w
n - var
u
2
Рис. 4.11. Схема установки для
получения нормальных характеристик
компрессора
1
3 c
Рис. 4.12. Деформация
треугольников скоростей в
зависимости от Gв
f3
f1
Рис. 4.13. Изменение площади
канала c увеличением i
ηк *
ηк *
1. Gв = Gв расч
i = iopt , ηк* = ηк*макс
πк *
πк *
Напорная
кривая
2. Gв > Gв расч Gв↑→ с↑→ i < iopt → Lтр↑>Lтр расч → ηк*↓, πк* ↓
3. Gв < Gв расч
Gв↓ → с↓→ i > iopt → πк*↑
При i > iкр – срыв со спинки → ηк*↓, πк* ↓.
Вопрос 3
Gв min
i = iкр
Gв расч
i = iopt
Gв max Gв
c = a (w = a)
Рис. 4.14. Нормальные характеристики
компрессора
Вопрос 3. Характеристики компрессоров
Приведенные (универсальные) характеристики компрессоров
Критерии приведения: равенство чисел Маха и подобие треугольников
скоростей (равенство углов ά и β)
Мuв 
М св 
u
а
с
а
~
~
n
n
~
Тв
cв
*
Тв
с в f в
 
RT
*
G в Tв
G в Tв
G в RT в
p


~
~
*
1
pв
Т в f в
T
'
p
f
p
в
в
 

Tв

Приведенные параметры – это параметры компрессора, которые были
бы при работе его в САУ, чтобы режим его работы был подобен режиму при
данных рв* и Тв*.
n пр  n
G в пр  G в
Вопрос 3
288
Приведенные обороты
*
Tв
101320
р
*
в
*
Тв
288
Приведенный расход воздуха
Вопрос 3. Характеристики компрессоров
Приведенные (универсальные) характеристики компрессоров
η*к
ηк3
π*к
ηк4
ηк2
Г
В
О
ηк1
π*к гр
π*к раб
πк4
Р
Н
З
πк3
πк2
Г
nпр4
О π
к1
nпр3
nпр2
З
nпр1
Gв пр гр Gв пр раб
Gв пр
Рис. 4.15. Приведенные (универсальные) характеристики компрессора
Вопрос 3 end
К у  (
  к*



Gв 

гр
  к*



Gв 

раб
 1)  100 %