Что значит высоконапорный компрессор гтд

Видео:Как работает центробежный газовый компрессорСкачать

Назначение компрессоров ГТД, их типы и основные требования к ним

Компрессор предназначается для сжатия (повышения давления) воздуха, поступающего из воздухозаборника, (что необходимо для осуществления цикла Брайтона) и прокачки его далее по тракту двигателя.

Компрессор, подающий воздух в наружный контур ТРДД (или одновременно в наружный и внутренний контуры), обычно называют вентилятором ТРДД.

Основными типами компрессоров современных авиационных газотурбинных двигателей являются одно- или многоступенчатые осевые компрессоры или осецентробежные компрессоры.

Другие типы компрессоров применяются реже. В мощных ГТД применяются исключительно осевые компрессоры, так как они позволяют обеспечить большой расход воздуха, необходимый мощным двигателям, при минимальных габаритах. В двигателях сравнительно небольших размеров может применяться сочетание нескольких осевых и обычно одной (последней) центробежной ступени. Такой компрессор называется осецентробежным. Его основным преимуществом является возможность обойтись (при необходимой степени повышения давления) меньшим числом степеней, поскольку в центробежной ступени можно обеспечить существенно более высокое повышение давления, чем в осевой. Но габариты компрессора при этом увеличиваются, что для мощных двигателей может оказаться неприемлемым.

Основными требованиямик компрессорам ГТД являются:

минимально возможные габариты и масса при данном расходе воздуха и степени повышения давления;

минимальные гидравлические потери;

устойчивая работа на всех эксплуатационных режимах;

высокая надежность конструкции;

минимальное число ступеней, (число ступеней в значительной маре определяет стоимость компрессора).

Процесс сжатия воздуха в многоступенчатом компрессоре сос­тоит из ряда последовательно протекающих процессов сжатия в от­дельных его ступенях. Несмотря на существенные различия в формах проточной части и характере течения воздуха в ступенях компрессоров различных типов, рабочий про­цесс в них имеет много общего, а их совершенство оценивается однотип­ными коэффициентами. Поэтому ниже изложение теории компрес­соров будет вестись, в основном, применительно к осевым комп­рессорам, имеющим наибольшее распространение в авиационных ГТД, а особенности компрессоров (ступеней) других типов будут отмечаться по мере необходимости.

3.2 Схема и принцип действия ступени осевого компрессора

Осевой компрессор имеет несколько рядов лопаток, насажанных на один общий вращающийся вал, которые образуют ротор компрессора.

Один ряд лопаток ротора (вращающийся лопаточный венец) назы­вается рабочим колесом (РК).

Другой основной частью компрессора яв­ляется статор, состоящий из нескольких рядов неподвижных лопаток (лопаточных венцов), закрепленных в корпусе.

Назначением лопаток статора является спрямление воздушного потока, закрученного впереди стоя­щим рабочим колесом, и направление его под необходимым углом на лопатки расположенного далее следующего ра­бочего колеса.

Соответственно этому один ряд лопаток статора называется направляющим аппаратом (НА).

Если первый ряд лопаток статора установлен впереди первого рабочего колеса, то он называется входным направляющим аппаратом (ВНА).

Сочетание одного рабочего колеса и одного стоящего за ним направляющего аппарата называется ступенью компрес­сора .

Изобразим ступень осевого компрес­сора, состоящую из рабочего колеса РК и направляющего аппарата НА.

Выделим следующие характерные сечения ступени:

1-1 — перед рабочим колесом,

3-3 — за направляющим аппаратом.

В каждом из этих сечений различают следующие характерные размеры:

Читайте также: Какие компрессоры стоят в холодильниках атлант 6025 031

D_вт — диаметр втулки (по основаниям лопаток),

D_к — наружный диаметр (по корпусу),

D_r– радиальный зазор между лопаткой рабочего колеса и корпусом,

D_s – осевой зазор между соседними лопаточными венцами.

Про­странство, заключенное между поверхностями втулки и корпуса, носит название проточная часть ступени.

На вращение рабочего колеса затрачивается внешняя работа, которая передается воздушному потоку. Поэтому в рабочем колесе в соответствии с законом сохранения энергии полная температура потока Т* возрастает. Полное давление также возрастает (что следует из уравнения Бернулли).

В направляющем аппарате внешняя работа к воздуху не подводится. Поэтому температура заторможенного потока неизменна. Полное давление несколько снижается, так как энергия потока частично тратится на преодоление гидравлического сопротивления.

Еслирассечь мысленно лопатки ступени цилиндрической поверхностью А—А, ось которой совпадает с осью РК, и развернуть затем это сечение на плоскость, то сечения лопаток РК и НА представятся в виде двух рядов одинаковых и одинаково распо­ложенных профилей, образующих решетки профилей рабочего ко­леса и направляющего аппарата.

Примем следующие обозначения:

с– абсолютная скорость (скорость потока относительно неподвижного корпуса компрессора),

и – окружная скорость (скорость вращения рабочего колеса),

w – относительная скорость (скорость потока относительно вращающихся лопаток рабочего колеса).

Эти скорости соотносятся между собой в соответствии с известным принципом Галилея, согласно которому аб­солютная скорость равна сумме относительной и переносной. В данном случае переносной скоростью является окружная скорость ло­паток, следовательно можно записать:

a– угол между абсолютной скоростью с и окружной скоростью и,

b– угол между относительной скоростью w и окружной скоростью и,

Лопатки рабочего колеса устанавливаются таким об­разом, чтобы их передние кромки их бы­ли направлены по направлению вектора . При этом кривизна профилей лопаток выби­рается с таким расчетом, чтобы угол выхода потока из колеса b₂был больше угла входа b₁.

b₁ p₁). Так как в рабочем колесе подводится внешняя работа, то как следует из уравнения Бернулли, абсолютная скорость величина абсолютной скорости за рабочим колесом оказывается меньше абсолютной скорости перед ним.

Вследствие поворота потока в колесе вектор скорости оказывается отклоненным от вектора в сторо­ну вращения колеса. Лопатки направляющего аппарата отклоняют поток воздуха в обратную сторону, так чтобы обеспечить направление потока необходимое для плавного обтекания лопаток следующего рабочего колеса. Как и в рабочем колесе, поворот потока в НА приводит к увеличению поперечного сече­ния струи воздуха, проходящей через канал между соседними ло­патками . В результате скорость воздуха в направляющем аппарате падает, а давление растет. Однако рост давления в НА обеспе­чивается только за счет использования кинетической энергии возду­ха, приобретенной им в рабочем колесе.

Треугольник, составленный из векторов , и , называется тре­угольником скоростей . Обычно треугольники скоростей на входе в РК и на выходе из него совмещают.

Здесь: Db — угол поворота потока в рабочем колесе,

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

Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя

Владельцы патента RU 2311565:

Читайте также: Поршень для компрессора fubag

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности и кпд компрессора и снижении расходов на изготовление и ремонт за счет повышения запасов газодинамической устойчивости и минимизации количества ступеней поворотных направляющих лопаток. Сущность изобретения заключается в том, что в высоконапорном компрессоре газотурбинного двигателя, каждая ступень которого включает размещенные в проточной части рабочую лопатку и следующую за ней лопатку направляющего аппарата, согласно изобретению отношение площади F_вх.1 проточной части компрессора на входе в первую рабочую лопатку к площади F_вых.1 проточной части на выходе из первой ступени составляет 1,6-2,2, отношение площади F_вх.2 проточной части компрессора на входе во вторую рабочую лопатку к площади F_вых.2 проточной части компрессора на выходе из компрессора составляет 2,5-3,2, а число Z ступеней компрессора, следующих за первой, равно 4-6. 1 ил.

Изобретение относится к высоконапорным компрессорам газотурбинных двигателей, в том числе для авиационного применения.

Известен осевой двухкаскадный компрессор, в котором газодинамическая устойчивость обеспечивается за счет вращения роторов низкого и высокого давлений с разными угловыми скоростями [С.А.Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Москва, «Машиностроение», 1981, стр.64, рис.3.8.б]. Такой компрессор не требует специальных средств механизации, однако недостатком его конструкции является пониженная надежность из-за увеличенного числа опор, подшипников и валов.

Наиболее близким к заявляемому является высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя, в котором третья, четвертая, пятая, шестая и седьмая ступени выполнены высоконапорными, т.е. с повышенной степенью сжатия за счет «поджатия» проточной части 3. 7 ступеней компрессора [Патент РФ №2243419, F04D 29/60, 2004 г.]. Недостатками известной конструкции являются низкие характеристики надежности и кпд компрессора из-за большого числа ступеней, включая первые две с поворотными направляющими аппаратами.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности и кпд компрессора и снижении расходов на изготовление и ремонт за счет повышения запасов газодинамической устойчивости и минимизации количества ступеней поворотных направляющих лопаток.

Сущность изобретения заключается в том, что в высоконапорном компрессоре газотурбинного двигателя, каждая ступень которого включает размещенные в проточной части рабочую лопатку и следующую за ней лопатку направляющего аппарата, согласно изобретению отношение площади F_вх.1 проточной части компрессора на входе в первую рабочую лопатку к площади F_вых.1 проточной части на выходе из первой ступени составляет 1,6-2,2, отношение площади F_вх.2 проточной части компрессора на входе во вторую рабочую лопатку к площади Р_вых.2 проточной части компрессора на выходе из компрессора составляет 2,5-3,2, а число Z ступеней компрессора, следующих за первой, равно 4-6.

Выполнение соотношений F_вх.1/F_вых.1=1,6-2,2 и F_вх.2/F_вых.2=2,5-3,2 позволяет изготавливать первую от входа ступень компрессора высоконапорной и сверхзвуковой со степенью сжатия π_сж≈2,3. 2,4 (степень сжатия π_к=14) с минимальным количеством ступеней (4-6). Последующие за первой ступени компрессора выполняют низконапорными и дозвуковыми. Такое выполнение позволяет существенно уменьшить количество поворотных направляющих аппаратов в компрессоре с соответствующим повышением надежности. При этом значительно снижаются время и затраты на доводку компрессора из-за упрощения согласования низконапорных ступеней с расположенной перед ними высоконапорной сверхзвуковой ступенью.

Читайте также: Компрессор атлант ск 100 сопротивление

Поскольку на входе в компрессор расположена высоконапорная ступень, то она выполнена с большими размерами по сравнению с последующими ступенями и с утолщенными профилями, т.е. устойчивой к динамическому воздействию потока воздуха и к повреждению посторонними предметами. Это позволяет минимизировать отрицательное воздействие паразитных утечек воздуха через радиальные зазоры между статором и ротором на кпд компрессора.

Обтекание последующих за первой ступеней компрессора низкоскоростным дозвуковым потоком позволяет снизить гидравлические потери при обтекании этих ступеней с соответствующим повышением кпд компрессора в целом, а также выполнить профили лопаток этих ступеней утолщенными, что повышает надежность компрессора. Применение первой высоконапорной ступени в компрессоре позволяет существенно снизить расходы на его изготовление за счет минимального количества ступеней и по этой же причине снизить расходы при ремонте компрессора.

Выполнение соотношения F_вх.1/F_вых.1 2,2 увеличиваются гидравлические потери в первой сверхзвуковой ступени компрессора, что также приводит к снижению кпд компрессора.

При Z 6 существенно возрастет количество деталей и осевые габариты компрессора.

На чертеже показан продольный разрез высоконапорного компрессора газотурбинного двигателя заявляемой конструкции.

Высоконапорный компрессор 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2 и ротора 3. В проточной части 4 между статором 2 и ротором 3 размещены, начиная с входа 5 в компрессор 1, лопатки 6 поворотного входного направляющего аппарата 7, рабочие лопатки первой ступени 8 и поворотные направляющие лопатки 9 первой ступени. Рабочие лопатки 8 и направляющие лопатки 9 образуют первую высоконапорную ступень 10 компрессора 1. За первой ступенью 10 размещены рабочие 11 и направляющие 12 лопатки последующих низконапорных ступеней 13 компрессора 1.

Поток воздуха 14 поступает на вход 5 компрессора 1 и выходит на выходе 15.

Работает заявляемое устройство следующим образом.

При работе высоконапорного компрессора 1 поток воздуха 14 с входа 5 поступает в поворотный входной направляющий аппарат 7, откуда поступает на рабочие лопатки 8 высоконапорной сверхзвуковой первой ступени 10. Кинетическая энергия ускоренного лопатками 8 потока воздуха 14 превращается в потенциальную энергию сжатия в направляющих лопатках 9 первой ступени 10.

Воздух 14 из высоконапорной первой ступени 10 поступает в последующие низконапорные ступени 13, где происходит его дальнейшее сжатие с высоким кпд цикла сжатия.

Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя, каждая ступень которого включает размещенные в проточной части рабочую лопатку и следующую за ней лопатку направляющего аппарата, отличающийся тем, что отношение площади F_вх.1 проточной части компрессора на входе в первую рабочую лопатку к площади F_вых.1 проточной части на выходе из первой ступени составляет 1,6-2,2, отношение площади F_вх.2 проточной части компрессора на входе во вторую рабочую лопатку к площади F_вых.2 проточной части компрессора на выходе из компрессора составляет 2,5-3,2, а число Z ступеней компрессора, следующих за первой, равно 4-6.

• 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-znachit-vysokonapornyy-kompressor-gtd

  📹 Видео

  Центробежный компрессорСкачать

  

  Компрессорное масло | Какое масло подходит для воздушных компрессоров?Скачать

  

  Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать

  

  про компрессор, какое лучше масло заливать и при каких условиях, вязкость какая? и какое лучше?!Скачать

  

  Как работаетй осевой компрессор или вентиляторСкачать

  

  Собираю компрессор под 1000 лошадей - от ГТД-350Скачать

  

  Суперчарджер. Приводной компрессор | Science Garage На РусскомСкачать

  

  Не заливайте компрессорное масло в воздушный компрессор!!Скачать

  

  Безмасляный воздушный компрессор от DENZEL 😎Скачать

  

  Безмасляный компрессор DENZEL 🔧Скачать

  

  Как работает центробежный насос? Основные типы конструкций центробежных насосовСкачать

  

  ТОП—7. Лучшие масляные компрессоры для дома и гаража. Рейтинг 2021 года!Скачать

  

  Можно ли заливать моторное масло в компрессор?Скачать

  

  Компрессоры от Denzel / Как они устроены и какой выбрать под свои задачи?Скачать

  

  Звук работы безмасляного компрессораСкачать

  

  Все о компрессорахСкачать

  

  Этот компрессор должен быть у каждого ❗Скачать

  

  Центробежный компрессорСкачать