4447

Термодинамика. Лопастной компрессор

Доклад

Производство и промышленные технологии

Лопаточный или лопастной компрессор — это разновидность компрессоров, предназначенная для повышения давления рабочего тела за счёт взаимодействия последнего с подвижными и неподвижными лопаточными решётками к...

Русский

2012-11-21

77 KB

19 чел.

Термодинамика. Лопастной компрессор

Лопаточный или лопастной компрессор — это разновидность компрессоров, предназначенная для повышения давления рабочего тела за счёт взаимодействия последнего с подвижными и неподвижными лопаточными решётками компрессора. Принцип действия лопаточных компрессоров — увеличение полного давления рабочего тела за счёт преобразования механической работы компрессора в кинетическую энергию рабочего тела с последующим преобразованием ее во внутреннюю энергию.

Осевой компрессор

 

Рисунок иллюстрирующий работу осевого компрессора

 

Отдельно взятая ступень компрессора.

В осевом компрессоре поток рабочего тела, как правило воздуха, движется условно вдоль оси вращения ротора компрессора.

Осевой компрессор состоит из чередующихся подвижных лопаточных решёток ротора, состоящих из лопаток закреплённых на валу и именуемых рабочими колёсами (РК), и неподвижных лопаточных решёток статора и именуемых направляющими аппаратами (НА). Совокупность, состоящая из одного рабочего колеса и одного направляющего аппарата именуется ступенью.

 

Компрессорная лопатка

1 - передняя кромка,

2 - перо лопатки,

3 - задняя кромка,

4 - замок лопатки

 

Треугольники скоростей рабочего колеса иллюстрирующие сложное движение частиц воздуха. Видна диффузорность межлопаточного канала.

Пространство между соседними лопатками как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате именуется межлопаточным каналом. Межлопаточный канал в как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате диффузорный, то есть расширяющийся. Межлопаточный канал является расширяющимся, когда диаметр окружностей, вписанных в этот канал увеличивается при вписывании этих окружностей от передней кромки к задней.

При прохождении через рабочее колесо, воздух участвует в сложном движении.

Где абсолютное движение — движение частиц воздуха относительно оси двигателя. (На рисунке обозначено буквой u).

Относительное движение — движение частиц воздуха относительно лопаток рабочего колеса. (На рисунке обозначено буквой w).

Переносное движение — вращение рабочего колеса относительно оси двигателя. (На рисунке обозначено буквой U).

Таким образом, когда частицы воздуха попадают в рабочее колесо со скоростью, обозначенной на рисунке вектором w1, лопатки воздействуют на частицы воздуха придавая им переносную скорость обозначенную на рисунке вектором U. По правилу сложения векторов абсолютная скорость частиц воздуха, в этот момент обозначена вектором u1.

При прохождении через рабочее колесо, за счет диффузорности межлопаточного канала, происходит уменьшение модуля переносной скорости на выходе из рабочего колеса w2, за счёт кривизны межлопаточного канала происходит изменение направления вектора переносной скорости на выходе из рабочего колеса w2. На выходе из рабочего колеса на частицы воздуха продолжают действовать лопатки, придавая им переносную скорость обозначенную на рисунке вектором U. По правилу сложения векторов абсолютная скорость частиц воздуха, в этот момент обозначена вектором u2, который изменяет направление и увеличивается по модулю. Таким образом в рабочем колесе происходит рост полного давления воздуха.

После рабочего колеса воздух попадает в направляющий аппарат. За счёт диффузорности межлопаточного канала происходит торможение потока, что приводит к росту статического давления. Кривизна межлопаточного канала приводит к повороту потока для получения более эффективного угла входа потока воздуха в следующее рабочее колесо.

Таким образом, ступень за ступенью, происходит повышение давления воздуха. Скорость потока в рабочем колесе растет, в направляющем аппарате - падает. Но, ступени компрессора и весь компрессор проектируют таким образом, что бы скорость потока уменьшалась. При прохождении воздуха через компрессор растет и его температура, что является не задачей компрессора а отрицательным побочным эффектом. Перед входом в первое рабочее колесо может быть установлен входной направляющий аппарат (ВНА) который производит предварительный поворот потока воздуха на входе в компрессор.

 

Двухкаскадный осевой компрессор двигателя Rolls-Royce RB 199.

Достаточно высокая степень газодинамической инертности лопастных компрессоров является причиной того, что комперссор достаточно медленно набирает обороты, обладает низкой приемистостью. Лопастные компрессоры, как правило, приводятся в движение турбинами, которые, в свою очередь весьма долго снижают свои обороты, таким образом, смена режимов работы таких турбо-компрессоров занимает достаточно длительный промежуток времени. Решением данной проблемы стало разделение компрессоров на каскады. Часть ступеней компрессора стали крепить на одном валу, часть - на другом, каждую из частей, в этом случаи, приводит в движение своя турбина. Данное решение как улучшило работу компрессоров на переходных режимах, так и повысило их газодинамическую устойчитвость. Другим средством повышения газодинамической устойчивости осевых компрессоров стало применение поворачивающихся направляющих аппаратов, для изменния угла входа потока в рабочее колесо, в зависимости от режима работы двигателя.

Сверхзвуковые компрессоры. Частота вращения роторов современных компрессоров достигает десятков тысяч оборотов в минуту. Переносная скорость частицы воздуха в РК (U) зависит от радиуса вращения этой частицы относительно продольной оси двигателя. При достаточно длинном пере лопатки переносная скорость вырастает настолько, что абсолютная скорость движения частицы воздуха становится сверхзвуковой. В данной ситуации компрессор именуют сверхзвуковым, или же ступень компрессора именуют свехзвуковой, если такая ситуация возникает в определенной ступени компрессора.

[править]

Центробежный компрессор.

 

Препарированный ТРД General Electric J-31 с радиальным центробежным компрессором.

 

Схематическое изображение центробежного реактивного рабочего колеса.

Принцип действия центробежного компрессора в общем сопоставим с принципом действия осевого компрессора, но с одним существенным различием: в центробежном компрессоре поток воздуха входит в рабочее колесо вдоль оси двигателя, а в рабочем колесе происходит поворот потока в радиальном направлении. Таким образом, в рабочем колесе за счет цетнробежной силы создается дополнительный рост полного давления. То есть частицы рабочего тела получают дополнительную кинетическую энергию.

Рабочее колесо центробежного компрессора представляет собой диск или же сложное тело вращения, на котором установлены лопатки, расходящиеся от центра к краям диска. Межлопаточный канал в центробежном рабочем колесе, так же, как и в осевом - диффузорный. По типу используемых лоапаток рабочие колеса квалифицируются на радиальные (профиль лопатки ровный) и реактивные (профиль лопатки изогнутый). Реактивные рабочие колеса обладают более высокими КПД и степенью сжатия, но сложнее в изготовлении, как следствие - дороже. Поток газа попадает в рабочее колесо центробежного компрессора, где частицам газа передается кинетическая энергия вращающегося колеса,диффузорный межлопаточный канал производит торможение движения частиц газа относитлельно вращающегося колеса, центробежная сила придает дополнительную кинетическую энернию частицам рабочего тела и направляет их в радиальном направлении. После выхода из рабочего колеса частицы рабочего тела попадают в диффузор, где происходит их последующее торомжение, с преобразованием их кинетической энергии вв внутреннюю.

 

ТРД с осевым компрессором.

 

ТРД с центробежным компрессором


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21392. ПРИНЦИПЫ ГРАЖДАНСКОГО ПРАВА 19.19 KB
  их применение все цело зависит от усмотрения участников ГО статья 617; императивных норм гораздо меньше один из недостатков что их еще достаточно много что явно не оправданно статья 807договор займа реальный договор Пункт 1 статья 9 субъекты ГП по своему усмотрению осуществляют принадлежащие им субъективные права в плановой экономике не редко субъекты осуществляли свои права по указанию другихсвобода усмотрения при осуществлении ими своих субъективных прав не безгранична и существует статья 10 пределы осуществления гражданских прав...
21393. СИСТЕМА ГП 28.57 KB
  общие нормы не повторяются в отдельных институтах ГП Особенная часть ГП состоит из подразделений правовые нормы которых рассчитаны на регулирование только одного вида оо входящих в предмет ГП Наиболее крупными подразделениями особенной части являются подотрасли Содержащиеся в подотраслях нормы ГП предназначены для регулирования только одного вида оо состоящих предмет ГП: Право собственности и другие вещные права Право на результаты интеллектуальной деятельности человека которые предназначены для отношений связанные с результатом...
21394. ДЕЙСТВИЕ ГЗ 22.07 KB
  опубликован в течение 7 дней после его подписания президентом официальным опубликованием считается первая публикации закона либо в рос газете либо в собрании законодательства Рф либо парламентской РФ Вступает в силу по истечении 10 дней после дня официального опубликования если самим законом не установлен иной порядок вступления его в силу Вступление в силу подзаконных нпа Указ президента РФ О порядке опубликования и вступления в силу актов президента правительства рф и нормативных актов федеральных органов исполнительной власти от 17.1997...
21395. ГРАЖДАНСКОЕ ПРАВОТНОШЕНИЕ 24.99 KB
  на сознание и волю Гпр оо только потому и возможно что содержание оо составляет поведение участников этих оо Поэтому урегулировать оо входящие в предмет ГП модно только одним способом путем регулирования поведения субъектов ГП в рамках существующих м у ними оо В качестве таких регуляторов выступают субъективные права и обязанности которыми наделяются участники регулируемых оо Субъективное право это мера возможного поведения управомоченного лица ГПотн Объективное право это мера должного поведения В ГП поведение определяется в соответствии с...
21396. СУБЪЕКТЫ ГП 27.62 KB
  некоторые граждане в силу малолетнего возраста или по состоянию здоровья не могут это делать то признается недееспособным до 14 лет не обладают дееспособностью Право и дееспособности это юр качества и свойства которыми субъектов ГП наделяет государство и только оно может лишить или ограничить Отказ субъекта от право ил дееспособности недействителен Статья 22: сделки направленные на ограничение право и дееспособности не действительны в СССР не хватало рабочей силы тогда выдавали квартиру но обычно ее меняли сразу на ленинградскую тогда брали...
21397. ИНДИВИДУАЛИЗАЦИЯ ГРАЖДАН 18.03 KB
  он не может от этого отказаться; для граждан не достигших 14 летнего возраста местом жительства признается место жительства их родителей усыновителей или опекунов; безвестное отсутствие и его последствия: отсутствие на месте жительства гражданина порождает неопределенность в ГО; в устранении неопределенности заинтересованы многие также как и сам гражданин; статья 42: суд может признать гражданина безвестно отсутствующим если в течение одного года в месте его постоянного места жительства нет сведений о месте его пребывания т. Невозможность...
21398. ЮРИДИЧЕСКИЕ ЛИЦА 28.28 KB
  Поэтому необходимо некое срво которое способно обеспечить реальность юрлица. юрлица в отличие от граждан не существуют реально. Эта теория впервые противопоставила юрлица и физлица как субъектов ГП. Недостатком является то что теория фикции объясняет почему создаются юрлица но не объясняет что такое юрлицо.
21399. ИНДИВИДУАЛИЗАЦИЯ ЮЛ 19.46 KB
  на практике он просто запутывает ГО когда регистрировали кооперативы то надо было его место нахождения тогда и появился юридический адрес они абонировали почтовый ящик Третий способ: не пользуются граждане Товарный знак знак обслуживания: в соответствии со статьёй 1477 товарный знак это обозначение служащее для индивидуализации товаров ЮЛ а знак обслуживания это обозначение служащее для индивидуализации выполнения работ и оказываемых услуг ЮЛ т. сочетание слов Раковая шейка Изобразительные шестеренка с буквами КЗ Объемный знак...
21400. СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ ЮЛ 20 KB
  если все требования закона соблюдены отказать нельзя Если он случится можно обжаловать в суде УЧРЕДИТЕЛЬНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ЮЛ Статья 52 виды: Устав: наиболее распространенный только на основе его действуют кооперативы и АО Учредительный договор: полное товарищество Учредительный договор и устав: ООО но теперь изменение что только на основе устава Общее положение о данном виде ЮЛ: закон о среднем специальном образовании эти учреждения действуют только на основании его Единственным документом д. на одной стороне активы а на другой пассивы; если...