 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Вопрос №1. Конструктивные схемы компрессоров и их сравнительная оценка.
Содержание лекции
Введение
Компрессор предназначен 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 вентиляторомТРДД. Основными типами компрессоров современных авиационных газотурбинных двигателей являются одно- или многоступенчатые осевые компрессоры или осецентробежные компрессоры. Компрессор - часть ГТД, степень аэродинамического и конструктивного совершенства которого в значительной мере определяют мощность, экономичность, габаритные размеры, массу, надежность и ресурс двигателя. К компрессору предъявляются те же требования, что и к двигателю. Помимо общих требований предъявляются и некоторые специфические: - обеспечение заданного секундного расхода воздуха; - обеспечение заданной степени повышения давления; - обеспечение устойчивой, т.е. без помпажа и пульсации, работы в широком диапазоне частоты вращения ротора. Работу компрессора характеризуют следующие основные параметры: - расход воздуха G (кг/с) определяется количеством воздуха, прошедшим через компрессор за одну секунду; - степень повышения полного давления в компрессоре отношение давления заторможенного потока воздуха на выходе из компрессора к давлению заторможенного потока на входе в компрессор; - адиабатический КПД определяется как отношение полезной адиабатической работы, затраченной на сжатие и проталкивание воздуха в компрессоре, к полной подведенной к компрессору работе. Адиабатический КПД на расчетном режиме для отдельных ступеней осевых компрессоров составляет 0,89...0,92, многоступенчатых компрессоров 0,85...0,87.
Вопрос №1. Конструктивные схемы компрессоров и их сравнительная оценка. Осевые компрессоры делятся на три группы: одно-, двух- или трехкаскадные. Каскадом компрессора называется группа ступеней, установленных на одном валу и приводимых отдельной турбиной. Идея разделения компрессора на стоящие друг за другом каскады сводится к следующему: компрессор с высоким расчетным значением степени сжатия разделяется на группы ступеней со значительно меньшей величиной степени сжатия и соответственно с меньшим возможным рассогласованием ступеней в пределах каждой из них; при этом рассогласование ступеней, находящихся в разных каскадах может быть уменьшено за счет естественного или принудительного изменения соотношения частот вращения каскадов при изменении общей степени повышения давления. Чем больше число каскадов, тем большим может быть и достигаемый эффект. Установлено, что при изменении только давления воздуха на входе в компрессор в широких пределах давления во всех других его сечениях изменяются пропорционально давлению на входе, а температуры и числа М потока газа, обтекающего лопатки, остаются неизменными. В этом случае степень сжатия и КПД компрессора не изменяются, а расход воздуха изменяется пропорционально изменению давления, т.е. плотности воздуха на входе. Изменение температуры воздуха на входе в компрессор приводит не только к изменению расхода воздуха, но также к изменению степени сжатия и КПД компрессора. Так, например, при уменьшении температуры воздуха на входе в компрессор массовый расход воздуха и степень повышения давления возрастают. Рост расхода воздуха при уменьшении температуры на входе в компрессор обусловлен увеличением плотности воздуха. Повышение степени сжатия компрессора является следствием того, что для сжатия более холодного воздуха при неизменном значении степени сжатия нужно было бы затрачивать меньшую работу (из-за меньшего значения его удельного объема). Но работа, затрачиваемая на вращение компрессора, при постоянной частоте вращения от внешних условий зависит слабо. Поэтому более холодный воздух может быть сжат до более высокого давления, что и влечет за собой возрастание степени сжатия при уменьшении температуры. Увеличение в ограниченных пределах окружной скорости в последующих ступенях компрессора хотя и повысит скорость воздуха, но из-за увеличения скорости звука число Маха останется на допустимом уровне. В конечном счете, это позволит подвести большую работу к ступени и получить большую степень повышения давления. Поэтому компрессоры ГТД с большой напорностью делают многокаскадными, с приводом каждого каскада от отдельной турбины (отдельного каскада турбины). В многокаскадных компрессорах частота вращения каждого последующего каскада больше предыдущего. Увеличение числа каскадов усложняет конструкцию компрессора и увеличивает его массу, поэтому в современных компрессорах число каскадов не превышает трех. В однокаскадных компрессорах (см. рис. 1) ротор 1 расположен на двух опорах – с роликовым подшипником, воспринимающим радиальные нагрузки, и радиально-упорным шариковым подшипником, фиксирующим положение ротора относительно статора 2. При этом передача усилий от передней опоры происходит через радиальные стойки 3 входного корпуса, а от задней – по корпусу КС через спрямляющий аппарат 5 последней ступени компрессора или стойки КС. При сравнительной простоте конструкции однокаскадные компрессоры с большой степенью сжатия, имеющие, соответственно, большое число ступеней, для обеспечения газодинамической устойчивости на всех режимах работы двигателя требуют сложных систем регулирования. Например, использования поворотных направляющих лопаток, систем перепуска воздуха, что в свою очередь снижает надежность и экономичность работы компрессора.
Рисунок 1. Однокаскадный компрессор двигателя. 1 - ротор компрессора; 2 - статор; 3 - входной корпус с передней опорой и неподвижным обтекателем; 4 – спрямляющий аппарат компрессора В настоящее время большее распространение получили двух- и трехкаскадные схемы компрессоров. Двухкаскадный компрессор состоит из двух осевых компрессоров 1 и 2 соответственно низкого давления, расположенного впереди, и высокого давления, расположенного за ним (см. рис. 2). Двухкаскадный компрессор не имеет жесткой связи между двумя роторами, что позволяет каждому из роторов вращаться с оптимальной для них частотой. Это оказывает положительное влияние на величину запасов газодинамической устойчивости компрессора.
Рисунок 2. Двухкаскадный компрессор ТРД двигателя 1 - КНД; 2 – КВД; 3 - разделительный корпус
Рисунок 3. Двухкаскадный компрессор ТРДД с большой степенью двухконтурности (двигатель ПС-90А) 1 – вентилятор; 2 - подпорные ступени; 3 – КВД; 4 - вращающийся обтекатель; 5 - разделительный корпус; 6 - спрямляющий аппарат КВД
В то же время конструктивно компрессор становится сложнее. Так длинный вал каскада низкого давления зачастую нуждается в дополнительной межвальной опоре. Обеспечение нормальной работы подшипника в такой опоре становится сложной инженерной задачей. В двухкаскадных компрессорах современных двигателей, спроектированных с применением новейших методов аэродинамических и прочностных трехмерных расчетов, стало возможным уменьшить число ступеней за счет увеличения работы на каждую ступень. Это позволило уменьшить общую длину компрессора и избежать этой проблемы.
|
