Что такое степень реактивности компрессора

l₀₂ – теоретический напор направляющего аппарата, который равен работе, используемой для сжатия в пределах направляющего аппарата.

Теоретический напор рабочего колеса является статической частью полного напора ступени

Теоретический напор направляющего аппарата является динамической частью полного напора ступени. Он равен разности теоретического напора ступени и теоретического напора рабочего колеса

Если считать, что в процессе сжатия с_Р=const,

Согласно приведенным выше выражениям, можно создать бесчисленное множество компрессорных ступеней с одинаковым теоретическим напором, но разными напорами рабочего колеса и направляющего аппарата. Для оценки характера преобразования подводимой к рабочим лопаткам механической энергии, которая используется на сжатие в компрессорной ступени, вводится понятие степени реактивности.

Под степенью реактивности r компрессорной ступени понимается отношение теоретического напора рабочего колеса к теоретическому напору ступени

Учитывая, что , будет справедливо выражение .

При равенстве скоростей с₃=с₁ степень реактивности ступени можно представить как отношение приращений статических температур в рабочем колесе и во всей ступени

Степень реактивности, как и в турбинной ступени, изменяется по радиусу и увеличивается к периферии.

При малой реактивности на среднем диаметре в корневом сечении она может оказаться отрицательной, что вызывает снижение КПД ступени. Поэтому компрессорные ступени со степенью реактивности r

Дата добавления: 2015-07-18 ; просмотров: 1191 ;

Видео:Что такое Компрессия и Степень сжатия?Скачать

Степень реактивности компрессорной ступени

В зависимости от располагаемой окружной скорости ступень осевого компрессора можно выполнять с закруткой потока на входе в РК по вращению, с чисто осевым входом и с закруткой против вращения (рис. 5.2). В стационарном газотурбостроении применяют все три типа ступеней,

Рис.5.2. Схемы ступеней с различной степенью реактивности ρ_к :

а — с закруткой по направлению вращения (ρ_к = 0,5); б — без закрутки

особенно, если компрессор расположен на одном валу с электро­генератором, частота вращения которого ограничена 3000 об/мин.

В теории компрессоров пользуются понятием кинематической степени реактивности ступени

Пределы изменения степени реактивности 0,5 – 1.

Когда ρ_к = 0,5 , то = 0,5; = U, и из рис.5.2 видно, что , т.е. , а Здесь преобразование энергии происходит как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате в равной мере. Ступени с закруткой по вращению наиболее распространены в компрессорах газоперекачивающих агрегатов.

Когда ρ_к = 0,75, то = 0,25; = 0,5U; при = =0,5U = 0, – получаем ступень без закрутки. В ней около 75% энергии преобразуется в давление в РК, а 25 % – в НА. Широко применяют и ступени с небольшой закруткой по вращению, у которых 0,5

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Видео:Турбинная ступень. Степень реактивностиСкачать

2.4. Степень реактивности компрессорной ступени.

Согласно выражению (2.1) теоретический напор осевой компрессорной ступени равен

.

из треугольников скоростей (см. рис.2.3) следует

, .

Выражая из последних уравнений и, и подставляя их в выражение (2.1), получим

. (2.9)

; , (2.10)

где l₀₁ – теоретический напор рабочего колеса, который равен части подводимой к рабочим лопаткам механической энергии, используемой на сжатие в пределах рабочей решетки;

l₀₂ – теоретический напор направляющего аппарата, который равен работе, используемой для сжатия в пределах направляющего аппарата.

Теоретический напор рабочего колеса является статической частью полного напора ступени

. (2.11)

Теоретический напор направляющего аппарата является динамической частью полного напора ступени. Он равен разности теоретического напора ступени и теоретического напора рабочего колеса

. (2.12)

. (2.13)

. (2.14)

Согласно приведенным выше выражениям, можно создать бесчисленное множество компрессорных ступеней с одинаковым теоретическим напором, но разными напорами рабочего колеса и направляющего аппарата. Для оценки характера преобразования подводимой к рабочим лопаткам механической энергии, которая используется на сжатие в компрессорной ступени, вводится понятие степени реактивности.

Под степенью реактивности  компрессорной ступени понимается отношение теоретического напора рабочего колеса к теоретическому напору ступени

. (2.15)

Учитывая, что , будет справедливо выражение .

При равенстве скоростей с₃=с₁ степень реактивности ступени можно представить как отношение приращений статических температур в рабочем колесе и во всей ступени

. (2.16)

Степень реактивности, как и в турбинной ступени, изменяется по радиусу и увеличивается к периферии.

При малой реактивности на среднем диаметре в корневом сечении она может оказаться отрицательной, что вызывает снижение КПД ступени. Поэтому компрессорные ступени со степенью реактивности  13 / 18 13 14 15 16 17 18 > Следующая > >>

Читайте также: Knorr bremse компрессор lp 3999

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Видео:Курс ""Турбомашины". Степень реактивности турбомашиныСкачать

Все о транспорте газа

3. Основные параметры, характеризующие ступень и осевой компрессор в целом

Такими параметрами являются:

а) степень реактивности ступени ρ;
б) коэффициент полезного действия ступени и компрессора η_ст и η_к;
в) степень повышения давления воздуха в ступени и ком­прессоре π_ст, и π_к;
г) окружная скорость и U закрутка воздуха в РК ΔW_u или ΔC_u.
д) производительность ступениG_в.
е) мощность, потребная на вращение РК компрессора N_к.
а). Степень реактивности ступени ρ.
Степень реактивности ступени показывает распределение работы сжатия между элементами ступени ОК, РК и СА;
Она равна отношению адиабатических работ сжатия воздуха в РК Lад рк к ступени L_адст — т.е.
ρ =

Величина ρ может изменяться от 0 до 1.
Если ρ = 1, то L адрк = L_адст — Это означает, что сжа­тие воздуха осуществляется только в РК, а в СА осуществ­ляется лишь поворот (раскрутка) потока. СА при этом вы­полняет функции только направляющего аппарата.
При ρ=0 ; L_адрк = 0. Все сжатие воздуха осуществляется в СА. В РК производится только увеличение кинетической энергии потока.
Наиболее оптимальной является величина ρ = 0,5 — 0,8.

б). Коэффициент полезного действия ступени и компрессора (η_ст и η_к)

Коэффициентом полезного действия ступени называется отношение адиабатической работы сжатия 1 кг воздуха Lадст к эффективной работе L_эст т.е. к работе, подведенной к валу рабочего колеса ступени.

η_ст =

Кпд ступени учитывает все потери на пути преобразова­ния механической работы на валу компрессора в энергию давления воздуха: потери на трение, вихреобразование и на перетекание воздуха в зазорах.
У современных ОК η_ст = 0,88—0,91.
Кпд ступени центробежного компрессора (центробежные компрессоры, как правило, одноступенчатые) много ниже, чем у осевого компрессора, и равен η_цк =0,73—0,78. Это объясняется тем, что у ОК отсутствуют такие резкие пово­роты потока как в ЦК, а аэродинамика лопаток ОК также много лучше, чем ЦК.
В целом у ОК кпд меньше, чем у его ступени на 3 —5 % и равен η_к = 0,82—0,85.

в). Степень повышения давления воздуха в ступени и компрессоре

Степень повышения давления воздуха — важнейший па­раметр, характеризующий компрессор. Степенью повышения давления воздуха в ступени назы­вается отношение давления на выходе из ступени (выход из СА) Р₂ к давлению на входе в ступень (вход в РК) Р₁ (рис. 14).

π_ст =
У выполненных ОК

Степенью повышения давления воздуха, в компрессоре назы­вается отношение давления на выходеиз последней ступени компрессора Рк к давлению на входе в первую ступень Р1.
πк =

Нетрудно показать, что степень повышения давления воз­духа в компрессоре равна произведению степеней повыше­ния давления воздуха в ступенях
π_к = π_ст1 · π_ст2 · π_ст3 · · · π_{ст к}
Из этого следует,что напорность компрессора зависит от числа ступеней. У выполненныхОК число ступеней от 5 до 15, а π_к = 5—16.
У ЦК напорность ограничивается величинами π_к = 4—5. Воспользовавшись зависимостью Lадст = ηст · Lэст, вы­ведем формулу для анализа зависимости πст от различных
факторов

Учитывая, что для воздуха а ,получим

Из полученного уравнения видно, что степень повы­шения давления воздуха в ступени компрессора πст (напорность ступени) тем больше, чем больше окружная скорость рабочего колеса или число оборотов ротора U =, за­крутка воздуха в РК (ΔС_u) и кпд ступени ηст и чем мень­ше температура воздуха на входе в ступень.

г). Окружная скорость u и закрутка воздуха в рабочем колесе Δс_u.
Эти параметры, в основном, определя­ют напорность ступени.
Повысить напорность можно за счет увеличения окружной скорости U. Однако, увеличение окружной скорости U, с одной стороны, ограничивается условиями прочности ротора, с другой стороны, максимальной величиной относительной скорости W_1max, при которой число М1≤0,8.
В связи с этим у выполненных ОК окружная скорость на внешнем диаметре равна U = 300-370 м/с
На некоторых компрессорах с целью увеличения окружной скорости U без увеличения относительной скорости W1 max создают предварительную закрутку воздуха перед входом в РК. Предварительная закрутка воздуха создаётся направляющим аппаратом (НА), установленным на входе в ступень.
Величина закрутки воздуха в РК ΔWu = ΔCu оценивается с помощью коэффициента закрутки

Подставив значение коэффициента μ , получим

Чем больше закрутка воздуха в РК или коэффициент закрутки, тем больше величина эффективной работы ступени Lэст , а следовательно, и больше напорность ступени πст. Однако чрезмерное увеличение коэффициента μ ведет к росту гидравлических сопротивлений, так как повороты потока становятся более резкими. Это снижает КПД ступени и компрессора. Поэтому на выполненных ОК μ = 0,4 – 0,5.

Читайте также: Компрессор кондиционера постоянно вращающийся

1.5. НЕУСТОЙЧИВАЯ РАБОТА ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА И БОРЬБА С НЕЙ
1. Сущность помпажа Ступени осевого компрессора

Неустойчивая работа ступени осевого компрессора может возникнуть, также как в центробежном компрессоре, только при уменьшении расхода воздуха от расчетно­го.Уменьшение расхода воздуха от расчетной величины (уменьшение осевой составляющей абсолютной скорости С1а) ведет к расширению вихревой зоны, образовавшейся в области пониженного давления на спинках лопаток, распро­страняясь по всей длине канала (см. рис. 15). То же про­исходит и при обтекании лопаток спрямляющего аппарата. Признаки возникновения помпажа такие же, как у центро­бежного компрессора/

2. Помпаж многоступенчатого осевого компрессора

Чтобы выяснить условия возникновения помпажа на сту­пенях, необходимо рассмотреть как изменяются осевые ско­рости вдоль компрессора на нерасчетных режимах, помня, что уменьшение их от расчетных может привести к срывам и помпажу.
Площади проходных сечений, ступеней подобраны для расчетного режима. Изменение расхода воздуха или числа оборотов от расчетных значений приводит к перераспреде­лению величины осевых скоростей по ступеням компрессора.

Из условия равенства расходов на входе в первую сту­пень I и выходе из компрессора II следует (рис. 16)

GВ = С_1а· γ_I·f₁= C_2а· γ_II и ;
но из уравнения политропы
или

Пусть точка А на рабочей характеристике компрессора (рис. 17) соответствует расчетному режиму. Проанализируем как меняется отношение скоростей С_Iа / С_IIa при измене­нии режимов работы двигателя.

Рис. 17

а). Дросселирование двигателя (уменьшение nпр. на ха­рактеристике компрессора (рис. 17а) рабочая точка А дви­жется к напорной кривой n_пр3 n_пр2 ) приводит к увеличению отно­шения скоростей С_Iа / С_IIа за счет увеличения С_Iа и некото­рого уменьшения С_IIа. Рабочая точка характеристики пер­вых ступеней отдаляется от границы помпажа, а последних ступеней приближается к ней.
Вывод — при разгоне двигателя вероятность возникновения помпажа больше на последних ступе­нях. В практике помпаж последних ступеней почти не наблюдается.

3. Конструктивные меры борьбы с помпажом

а). Перепуск воздуха при дросселировании двигателя из-за соседних ступеней компрессора в атмосферу через противопомпажные клапана, (рис. 18), с целью сохранения постоянным (близким к расчетному) расхода воздуха через первые ступени, в то время как общий расход воздуха через компрессор уменьшается. Открытие противопомпажных клапанов происходит автоматически при дросселировании двигателя до определенных приведенных оборотов. При дросселировании двигателя рабочая точка на характеристике компрессов переходит из А в Б (рис. 18), причем рабочая точка характеристики первых ступеней приближается, к границе помпажа

(точка «Б»), а последних ступеней удаляется от нее (точка «Б»). При открытии КПВ точка «Б» удаляется от границы помпажа, а точка «Б» переходит в область больших π_k и η_к.
Вывод: перепуск воздуха из средних ступеней в атмосферу устраняет возможность возникновения помпажа на пониженных режимах работы двигателя.
Недостатком метода является потеря мощности, расходуемой на сжатие выпускаемого в атмосферу воздуха.
б). Применение поворотных лопаток направляющего аппарата. Изменение установочного угла наклона лопаток направляющего аппарата производится автоматически в зависимости от режима работы двигателя, обеспечивая безударный вход воздуха в рабочее колесо компрессора. Это повышает кпд компрессора и сдвигает область неустойчивой работы компрессора на не эксплуатационные режимы работы двигателя.
При большой величине степени повышения давления воздуха в компрессоре (πк > 8) применяется комбинация указанных методов борьбы с помпажом.
в). Эффективным методом борьбы с помпажом является применение двухкаскадного (двухвального) компрессора.

4. Двухкаскадный (двухвальный) компрессор

Высоконапорный, многоступенчатый осевой компрессор разделен на две части: каскад низкого давления и каскад высокого давления. Рабочие колеса каскадов низкого и высокого давления вращаются каждое своей турбиной. Рабочее колесо и турбина каскада низкого давления представляют собой ротор низкого давления (РНД), а рабочее колесо и турбина каскада высокого давления — ротор высокого дав­ления (РВД) (рис. 20).

Между РНД и РВД имеется только газодинамическая связь и в общем случае обороты
n_рнд ≠n_рвд . Обычно обо­роты n_рвд > n_рнд на 30—50 %.

Применением двухвального компрессора фактически один высоконапорный компрессор заменен двумя последовательно расположенными низконапорными, имеющими более благоприятные характеристики. Напорность каждого каскада πкрнд и πкрвд не превышает 3—4, при общей напорности компрессора πк = 9—16.
У высоконапорного осевого компрессора, как было показано, уменьшение πк (дросселирование двигателя) ведет к «затяжелению» первых и «облегчению» последних ступеней, т. е. потребная мощность для вращения первых ступеней Nкрнд увеличивается, а последних ступеней Nкрвд уменьшается. При дросселировании двигателя мощность, развиваемая турбиной РНД Nтрнд уменьшается, а турбиной РВД Nтрвд в некотором диапазоне режимов остается неизменной. Рост потребной мощности Nкрнд при уменьшающейся располагаемой мощности турбины Nтрнд приводит к уменьшению оборотов ротора низкого давления nрнд , а уменьшение Nкрвд при неизменной мощности турбины Nтрвд ведет к увеличению оборотов ротора высокого давления nрвд. Такое автоматическое изменение оборотов роторов низкого и высокого давлений при изменении режимов работы, двигателя (в данном случае дросселировании) способствует сохранению безударного входа воздуха в рабочее колесо компрессора, обеспечивая его устойчивую работу с высоким значением кпд (рис. 21).
В связи с тем, что в результате дросселирования двигателя nрвд > nрнд первый каскад компрессора будет работать при относительно большем расходе воздуха за счет просасывания через него воздуха ротором второго каскада.
Вывод: применение двухкаскадного компрессора устраняет возможность возникновения помпажных режимов в широком диапазоне режимов работы двигателя.

Читайте также: Кондитерский аэрограф jas с компрессором

Теоретически целесообразно, чтобы при изменении режимов работы двигателя рабочее колесо каждой ступени вращалось со своей окружной скоростью, т. е., чтобы число каскадов равнялось числу ступеней. Конструктивно это выполнить трудно. Поэтому в практике нашли применение двух и гораздо реже трехкаскадные компрессоры.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В КАМЕРАХ СГОРАНИЯ ТРД

В главе рассматриваются следующие вопросы:
— назначение камер сгорания;
— основные требования к камерам сгорания и оценка их выполнения;
— типы камер сгорания и их устройство;
— принцип действия и рабочий процесс камеры сгорания;
— зависимость полноты и устойчивости сгорания от условий эксплуатации.

2.1. НАЗНАЧЕНИЕ КАМЕР СГОРАНИЯ

Камера сгорания является одним из самых ответственных и теплонапряженных узлов двигателя.
В камерах сгорания совершается процесс подвода тепла к рабочему телу.
Этот процесс осуществляется в результате протекания реакции горения топлива.
В качестве топлива для ТРД используется природный газ.
Процесс сгорания топлива — сложный физико-химиче­ский процесс, эффективность которого влияет на экономичность двигателя (определяющий фактор—полнота сгорания) и на его надежность (определяющий фактор — устойчивость горения на различных режимах).
Сгорание будет полным, если продукты сгорания не способны дальше окисляться.

2.2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАМЕРАМ СГОРАНИЯ И ОЦЕНКА ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ

Основными требованиями, которые предъявляются к камерам сгорания ТРД являются:

1. Максимально-возможная полнота сгорания (экономичность процесса сгорания).
2. Малые габаритные размеры и небольшой вес камеры сгорания.
3. Высокая устойчивость горения во всем диапазоне эксплуатационных режимов работы двигателя.
4. Оптимальный закон распределения температуры газов на выходе из камеры сгорания.

Рассмотрим, как производится оценка и обеспечивается выполнение перечисленных требований:

1. Максимально-возможная полнота сгорания обеспечивается конструктивным выполнением и организацией рабочего процесса в камере сгорания.
Полнота сгорания оценивается коэффициентом полноты сгорания (иногда называют коэффициентом выделения тепла) ξ_кс , который определяется отношением действительно
выделившегося количества тепла при сгорании 1 кг топлива к низшей теплотворности этого топлива, т. е.
ξ_кс =
где:Q_д — количество тепла, выделившегося в единицу времени ;
G_т — часовой расход топлива ;
Н_u — низшая теплотворность топлива .
Для основных камер сгорания современных ТРД на расчетных режимах ξ_кс = 0,95—0,98.

2. Малые габаритные размеры и небольшой вес камерсгорания достигается их большой теплонапряженностью. Теплонапряженность камеры сгорания характеризуется количеством тепла, приходящегося в единицу времени на единицу объема камеры, отнесенное к давлению газов в ней, т. е.

где: q — теплонапряженность камеры сгорания;
V_кс — объем камеры сгорания [м3];
р₂ * — полное давление на входе в камеру сгорания [атм.].
тогда теплонапряженность камеры сгорания будет равна

Теплонапряженность камер сгорания современныхТРД
q = (40—50) • 106 , что в 10—15 раз больше,чему обычных паровозных топок.

3. Обеспечение высокой устойчивости горения во всем диапазоне эксплуатационных режимов работы двигателя является основным требованием к камерам сгорания.
Устойчивость горения зависит в основном от двух факторов:
а) состав топливовоздушной смеси;
б) соотношения скоростей распространения пламени и движения топливовоздушной смеси в камере сгорания. Рассмотрим каждый из этих факторов.
а). Состав топливовоздушной смеси
Для полного сгорания топлива к нему должно подводиться строго определенное количество кислорода или воздуха.
Минимальное количество кислорода в кг, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, называется теоретически необходимым количеством кислорода. ОбозначаетсяQ₀. Так как доля кислорода в воздухе равна 0,232, то теоретически необходимым количеством воздуха для полного сгорания 1 кг топлива будет

В реальных условиях к топливу подводится, как правило, количество воздуха, отличающееся от теоретически необходимого.
Отношение количества воздуха, которое в действительности подается для сгорания 1 кг топлива L_д к теоретически необходимому количеству воздуха для полного сгорания 1 кг топлива L₀ называется коэффициентом избытка воздуха α. Таким образом,

Коэффициент α определяет качественный состав топливовоздушной смеси.
При α =1 — смесь теоретического состава;
а >1 —смесь бедная (топливом);
а Прежде чем задать вопрос прочитайте: FAQ

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-stepen-reaktivnosti-kompressora

  🎦 Видео

  Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать

  

  Турбинная ступень. Треугольники скоростейСкачать

  

  Курс ""Турбомашины". Раздел 3.1.1. Принцип действия ступени компрессораСкачать

  

  Курс ""Турбомашины". Раздел 7.4 Изменение параметров по высоте компрессора (лектор Батурин О.В.)Скачать

  

  Реактивная мощность за 5 минут простыми словами. Четкий #энерголикбезСкачать

  

  Курс ""Турбомашины". Раздел 7.1 Диаграмма Смита для компрессора (лектор Батурин О.В.)Скачать

  

  ЧТО ТАКОЕ КОМПРЕССОР И КАК ЕГО ИСПОЛЬЗОВАТЬ? Подробный гайдСкачать

  

  Что такое Компрессор / Компрессия? — Теория ЗвукаСкачать

  

  Центробежный компрессорСкачать

  

  Курс ""Турбомашины". Раздел 7.6 Изменение в многосупенчатом компрессоре (лектор Батурин О.В.)Скачать

  

  Как рисовать треугольники скоростей на экзамене. Паровые турбиныСкачать

  

  Турбинная ступень. Потери в турбинной ступениСкачать

  

  Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

  

  Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 1 Работа ступени осевого компрессораСкачать

  

  Курс ""Турбомашины". Раздел 7.8 Зачем и как регулировать многоступенчатые компрессоры (Батурин О.В.)Скачать

  

  CFD Расчет характеристики компрессора (Общие рассуждения)Скачать