Осевой компрессор, назначение, типы. Состав. Газовая динамика
Осевого компрессора
Осевой компрессор представляет собой лопаточную машину, в которой механическая работа преобразуется в потенциальную энергию сжатого газа с помощью вращающегося ротора, снабженного лопатками.
Лопатки – аэродинамические профили, равномерно расположенные на вращающихся или неподвижных ободах (венцах). Распределение скоростей лопатки при работе представлено на рис. 12.
Рис. 12. Распределение скоростей лопатки при работе
ω – угловая скорость или частота вращения (об/мин);
С – окружная линейная скорость (м/сек.)
Конструкция лопатки
Лопатка состоит из профильной части, которая обтекается потоком воздуха или газов (рис. 13) и замковой части, с помощью которой она крепится к ротору.
Рис. 13. Рекомендуемый угол обтекания лопатки
По высоте перо лопатки имеет геометрическую закрутку в соответствии с законом изменения скоростей: чем дальше от центра вращения, тем больше линейная скорость при одной и той же угловой частоте вращения ротора.
Условием эффективной работы лопаток является режим безотрывного обтекания их профиля набегающим потоком воздуха. Максимальная эффективность достигается при направлении потока воздуха по касательной к профилю лопатки – на номинальном режиме работы двигателя, который является расчетным режимом работы двигателя.
Безотрывное обтекание обеспечивается в узком диапазоне угол обтекания 100-150, за пределами которого начинается срыв потока с профиля лопаток, вызывающий помпажные явления.
Помпаж: нерасчетный режим работы, вызванный срывом потока воздуха с профиля лопаток и возникновением вихреобразных процессов, «запирающих» проточную часть компрессора. Внешние проявления помпажа:
– нехарактерный гул;
– повышенная вибрация;
– хлопки, удары;
– обратный выброс воздуха на вход и т. п.
Помпаж характеризуется нерасчетными знакопеременными нагрузками на все узлы и детали компрессора вплоть до их разрушения.
К лопаткам предъявляются самые жесткие требования по аэродинамическим качествам, механической прочности и высокой точности изготовления.
Способы крепления лопаток (типы замковой части).
Осевой компрессор:
– замок типа «ласточкин хвост»;
– замок зубчикового типа;
– т-образные.
Турбина:
– замки елочного типа.
По сравнению с компрессорными, лопатки турбины толще, массивнее, имеют большие радиусы скругления, что объясняется тяжелыми высокотемпературными условиями их работы.
