Многоступенчатый осевой компрессор

 

Класс 27с, ) 2о

¹ 123654

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Подписная группа Л3 129

Заявитель .I

Иностранное предприятие ФЕБ ЭНТВИКЛУНГСБАУ, ПИРНА

Действительный изобретатель иностранец Вернер Хельд (Германская Демократическая Респi u,IIII a)

МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ОСЕВОЙ КОМПРЕССОР

Заявлено ЗО марта 1959 г, за ¹ 623506/25 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Б|оллетсне изобретений;. М 17 за 1960 г ,\

Известно, что у многоступенчатого осевого или центробежного компрессора напор растет пропорционально квадрату окружной скоро- сти. Поэтому для уменьшения числа ступеней компрессора, обеспсчпва1о - щего необходимый напор, желательно увеличивать окружныс скорости.

Однако при увеличении окружных скоростей увеличивается скорость на- текания, которая может превзойти допустпмь1е пределы, ограничпвасмьГе числом М на входе в решетку.

Эффективным средством для преодолеьпfÿ этой трудности является переход к кинематическим степеням реакции порядка т = 0,5. Однако сохранение постоянной стспсни реакции вдоль радиуса приводит к распРсдслению QKP jif

В описываемом многоступенчатом осевом компрессоре появляется дополнительная Возможность воздействия íà характер распределения осевых скоростей вдоль радиуса, вследствие чего лопатки оказываются загруженными в отношении числа Л1 по высоте более равномерно.

Это достигается искривлением канала для прохождения воздуха в меридиональном сечении таким образом. что возникающие градисцть1 статических давлений в потоке противоположны градиентам статических давлений, обусловленным окружными составляющими С„абсолютных скоростей.

На фпг. изображен элементарный объсм воздуха, нахо .1яшийся"в равновесии под действием приложенных спл; на фпг. 2 — канал известного многоступенчатого компрессора с лопаткамп. спрофплпрованпыми № 123654 по закону постоянства степени реакции вдоль радиуса; на фиг. 3 — эпюра осевых скоростей для лопаток по фиг. 2; на фиг. 4 — схема искривленного капала оппсывалпп > компрессора; на фиг. 5 — эпюра распределения меридиональных скоростей С (соответственно и С,„) в канале по фиг. 4; па фиг. 6 — схема проточной части предложенного м»огоступенчатого компрессора; на фпг. 7 — эпюра распределения осевых скоростей для лопаток с постоянной степенью реакции, помещенных в канале по фпг. 4.

Обозначения на фиг. 1: P — статическое давление, df — элемент площади, С вЂ” суммарная центробежная сила, ф— окружная составляющая абсолютной скорости, r — текущей радиус, dr — приращение радиуса.

При вращении элсмснтарногo объема воздуха размерами d? dr co

С, скоростью C„âoçíèêàåò центробежная сила С =й df 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 — d/I df, дифференциальное уравнение радиального равновесия примет вид:

С„

dl . о Г

Принимая распределение кинематической степени реакции т=/(г/г,)

tt напор Н=/(г/г,) по радиусу и решая уравнение радиального равновесия (1) совместно с уравнением энергии Эйлера

®У У. r, 1l (г г) =- C„,, — С„,, — ) а а (2) (где (0 — угловая скорость, г, — внешний радиус), можно найти распределение статических давлений и абсолютных скоростей, а следовательно, и распределение осевых скоростей С„.== t C, - — С„ .

Из совместного решения уравнений (1) и (2) следует, что лопатки с постоянной циркуляцией (C„r = const) будут иметь постоянные осевые скорости по высоте, а лопатки с постоянной степе»ьк> 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 слабо.

Для искривленного в меридиональном сечении, но свободного от лопаток канала (фиг. 4) будет справедливо дифференциальное уравнение радиального равновесия:

С г

Я где С„ — — меридиональная скорость в данной точке, à R — радиус кривизны линий тока.

При ttaл1I It»t onaTDK, BpBLILBEQLLtktxckt B HcKpktB Iektklo>. указанным oáразом канале, »а выделенный элементарный объем воздуха будут действовать навстречу друг другу две центробежные силы. В результате этоfo изменяется характер распределения статических давлении вдоль радиуса, а следовательно, и occBbtx скоростей в желаемом»вправлении (фиг. 7). № 123654

Предмет изобретения

Многоступенчатый 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 ! ах

Фиг. J фиг,6 иг.