Многоступенчатый осевой компрессор

Класс 27 с, 12 о ЭЙ 123 б 54 СССР ОПИС ОБ СТЕН К ПАТЕ Подписная группа Ло 12 Заявите Иностранное п ЭНТВИКЛУНГСБАУ,иностранец Вернер Хическая Республика)СЕВОЙ КОМПРЕССО едприятие ФЕБный изобретателанская Демокр РНА ействительМНОГО УПЕНЧАТЫЙ аввлено ЗО марта 1959 г. аа Лое 623506 и открытий при Советбретений 5 в Ь,омитст по делам нМинистров СССР Опубликован Боплстснс изобретений1 т за 196,Известно, что у многоступенчатого осевого или центробежного компрессора напор растет пропорционально квадрату окружной скоро- сти, Поэтому для уменьшения числа ступеней компрессора, обеспсчпва 1 о- щего необходимый напор, желательно увеличивать окружныс скорости. Однако при увеличении окружных скоростей увеличивается скорость на- текания, которая может превзойти допустплье пределы, ограничпвасмь 1 е числом М на входе в решетку.Эффективным средством для поеодоленчя этой трудности является переход к кинематическим степеням реакции порядка т = 0,5. Однако сохранение постоянной стспсни реакции вдоль радиуса приводит к рас- ПредЕЛЕ 1 ИЮ ОКружНЫХ СОСЧ ЯВЛЯОЩИХ абсОЛЮтгЫХ СКОрОСТСЙ ПО ЗаКОНу, отличному от закона свободного вихря. Условие сохранения радиальз ного равновесия в этом случае влечет за сооой измсненпс осевой скоро. л и по высоте лопаткиВ описываемом многоступенчатом осевом компрессоре появляется дополнительная Возможность воздействия на характер распределения осевых скоростей вдоль радиуса, вследствие чего лопатки оказываются загруженными в отношеьип числа ЛЕ по высоте более равномерно,Это достигается искривлением канала для прохождения воздуха в меридиональнол Ссчсши таким образом, что возникающие градСнтьФ статических давлений в потоке противоположны градиентам статических давлений, обусловленным окружными составляющими Сабсолютгых скоростей.На фпг.изображен элементарный объсм воздуха, нахо,1 шиСязв равновесии под действием приложенных сил; на фиг. 2 - канал известного многоступенчатого компрессора с лопатками, спрофилированпыми123654 по закону постоянства степени реакции вдоль радиуса; на фиг. 3 - эпюра осевых скоростей для лопаток по фиг. 2; на фиг. 4 - схема искривленного капала опк,и;лого компрессора; на фиг. 5 - эпюра распределения меридиональных скоростей С (сооветственно и С) в канале по фиг. 4; на фиг. 6 - схема проточной части предложенного многоступенчатого компрессора; на фиг. 7 - эпюра распределения осевых скоростей для лопаток с постоянной степенью реакции, помещенных в канале по фиг. 4.Обозначения на фпг. 1: Р - статическое давление, Ч - элемент площади, С - суммарная центробежная сила, С - окружная составляющая абсолютной скорости,- текущей радиус, д - приращение радиуса.При вращении элементарного объема воздуха размерами сУ сУ соС,скоростью Свозникает центробежная сила С =К ф р - (где р - плотность). Так как в состоянии равновесия сумма всех сил, приложенных к выделенному объему, должна быть равна нулю, а величина противодействующей силы давления - др 4, дифференциальное уравнение радиального равновесия примет вид:Ыр Сд,о Принимая распределение кинематической степени реакции т=(/,) и напор Н=(,) по радиусу и решая уравнение радиального равновесия (1) совместно с уравнением энергии Эйлера щ. ,Н (,) =- Сг - С - ) а а(где а - угловая скорость, , - внешний радиус), можно найти распределение статических давлений и аосолютных скоростей, а следовательно, и распределение осевых скоростей С,.== , Сг - С,Из совместного решения уравнений (1) и (2) следует, что лопатки с постоянной циркуляцией (С = сопз будут иметь постоянные осевые скорости по высоте, а лопатки с постоянной степеньк реакции - увеличивающиеся по направлению ко втулке осевые скорости. При этом оказывается, что в последнем случае втулочные сечения наиболее загружены по числу М, а остальные сечения нагружены слабоДля искривленного в меридиональном сечении, но свободного от лопаток канала (фиг. 4) будет справедливо дифференциальное уравнение радиального равновесия; Р, Сг Ягде С -- меридиональная скорость в данной точке, а Р в ради кривизны линий тока.При наличии лопаток, вращающихся В искривленном указанным образом канале, на выделенный элементарный объем воздуха будут действовать навстречу друг другу две центробежные силы. В результате этого изменяется характер распределения статических давлении вдоль радиуса, а следовательно, и осевых скоростей в желаемом направлении (фиг, 7).123654Предмет изобретенияМногоступенчатый осевой компрессор, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью достижения заданного распределения осевых скоростей по высоте лопаток, канал для прохождения воздуха искривлен в меридиональном сечении таким образом, что возникающие градиенты статических давлений в потоке противоположны градиентам статических давлений, обусловленным окружными компонентами С, абсолютных скоростей. Га