1. Ступень компрессора. ( 9.5

2. Осевой центральный компрессор

4. Ступень компрессора состоит из двух последовательно расположенных венцов (см. рис. 9.6) – вращающегося (РК) и неподвижного (НА), в которых последовательно происходит сжатие рабочего тела. Скорость абсолютного потока на входе в РК c₁ в большинстве случаев имеет отличное от осевого направление (₁≠90°). Положительная закрутка потока на входе с_1u>0 создается либо НА предыдущей ступени многоступенчатого компрессора, либо входным направляющим аппаратом (ВНА) I ступени. Отметим, что в ряде случаев для I ступени (особенно для ступени вентилятора) ВНА отсутствует и величина c_1u=0 (₁=90°). В рабочем колесе к потоку подводится механическая энергия. Окружное усилие направлено против вращения (см. рис. 9.4), поэтому для преодоления этого усилия надо подводить механическую энергию, под действием которой в рабочем колесе происходит сжатие рабочего тела (р₂>p₁) и увеличивается кинетическая энергия потока в абсолютном движении с²>с₁ . При течении через решетку РК относительная скорость w₂ уменьшается и, следовательно, сечение струи на входе в РК меньше, чем на выходе (F_1PK<F_2PK), соответственно ₂>_1. Процесс сжатия в РК аналогичен процессу в обычном диффузоре.

7. 

8. Рис. 9.6. Схема ступени компрессора и треугольники скоростей

10. Хотя, как отмечалось выше, абсолютная скорость с₂ вследствие подвода механической энергии больше скорости на входе с₁ осевая компонента с_2а, как правило, меньше c_1a. Таким образом, увеличение абсолютной скорости на выходе связано с увеличением ее окружной компоненты с_2u.

11. Скорость на выходе из НА меньше, чем на входе, таким образом, процесс в НА так же, как и в РК диффузорный и F_3HA>F_2НА; ₃>₂ (см. рис. 9.6).

13. Геометрические параметры ступени. Характерным размером ступени является наружный диаметр на входе в РК D_к1. Относительная высота лопатки характеризуется величиной относительного диаметра втулки =D_вт1/D_к1. Величина относительного диаметра втулки изменяется в широких пределах. Так, в первых ступенях и особенно в одноступенчатых вентиляторах =0,3...0,4, в последних ступенях – =0,8...0,9.

14. Важнейшим геометрическим параметром является удлинение лопаток. Если определить высоту лопатки по входу h_л=(D_к1–D_вт1)/2, то отношение высоты лопатки к хорде на среднем диаметре и определяет удлинение лопатки =h_л/b_ср. Удлинения лопатки изменяются в широких пределах от 3,5-4,5 до 1,5-2,5.

16. Кинематические и газодинамические параметры ступени. В качестве характерной принимается окружная скорость на периферийном диаметре D_к во входном сечении u_к1. Величина окружной скорости во многом определяет величину напора ступени и других важнейших параметров ступени. В современных компрессорах и вентиляторах величина u_к1 доходит до значений 450-600 м/с.

17. Осевой компонент абсолютной скорости с_1a определяет объемный расход рабочего тела через единицу проходного сечения. Величина c_1a изменяется в широких пределах: в первых ступенях она составляет 200-230 м/с,а в последних 80-100 м/с. Наряду с размерной величиной осевого компонента скорости часто употребляется безразмерная величина =с_а/u_к1, называемая коэффициентом расхода. Различают дозвуковые, трансзвуковые и сверхзвуковые ступени компрессора. Поскольку в ступени компрессора осуществляется торможение потока, наибольшие скорости возникают во входных сечениях РК w₁ и НА с₂. Поэтому в качестве характерных параметров ступени выбирают =w₁/a₁ (или _w1) и (или с₂/а₂). Дозвуковыми называются ступени, у которых по всей высоте лопатки на расчетном режиме <1; <1, сверхзвуковыми, у которых >1 или >1, трансзвуковыми, у которых величины и изменяются по высоте лопатки от дозвуковых до сверхзвуковых значений.

18. Важнейшим параметром ступени, определяющим ее степень нагруженности, является коэффициент напора:

19. (9.14)

20. который называется коэффициентом затраченного напора (H_z=L_к.ст – затраченная работа);

21. Величина коэффициента напора ограничена и ее выбирают не выше определенной величины. Формула показывает, что в этом случае затраченная работа или напор отнесены к квадрату окружной скорости.

22. .

23. Коэффициент теоретического напора при постоянной величине c_1a тем больше, чем больше торможение потока в ступени. В свою очередь торможение потока тем больше, чем больше угол поворота потока =₂–₁, чем больше торможение осевой скорости и чем больше увеличение радиуса струек тока (r₂>r₁). Основной вклад в торможение потока в ступени осевого компрессора вносит величина угла поворота потока . Поэтому для коэффициента теоретического напора будем из соображений большей наглядности употреблять упрощенную зависимость для коэффициента теоретического напора при u₁=u₂(r₁+r₂) и с_1a=с_2u:

24. (9.18)

2. Безразмерные переменные двигателя. (8.2)