лопатков компресор
Лапатковият компресоре вид компресор, предназначен да повишава налягането на работния флуид поради взаимодействието на последния с подвижните и неподвижни лопаткови решетки на компресора. Принципът на работа на лопатковите компресори е да се увеличи общото налягане на работния флуид чрез преобразуване на механичната работа на компресора в кинетичната енергия на работния флуид с последващото му преобразуване във вътрешна енергия.
Съдържание
В аксиален компресор потокът на работната течност, обикновено въздух, се движи условно по оста на въртене на ротора на компресора.
Аксиалният компресор се състои от редуващи се подвижни роторни решетки с лопатки, състоящи се от лопатки, монтирани на вала и наричаниработни колела(RK), и фиксирани статорни решетки с лопатки и наричанинаправляващи лопатки(NA). Комплектът, състоящ се от едно работно колело и една направляваща лопатка, се наричаетап.
Пространството между съседните лопатки както в работното колело, така и във водещата лопатка се наричаканал между лопатките. Междулопатковият канал както в работното колело, така и в направляващата лопаткадифузьор, т.е. разширява се. Междулопатъчният канал се разширява, когато диаметърът на кръговете, вписани в този канал, се увеличава, когато тези кръгове са вписани от предния ръб към задната част.
При преминаване през работното колело въздухът участва в сложно движение.
Къдетоабсолютното движениее движението на въздушните частици спрямо оста на двигателя. (Обозначено с букватаuна фигурата).
Относително движение— движение на въздушни частици спрямо лопатките на работното колело. (Обозначено с букватаwна фигурата).
Преносимо движение- ротация на работницитеколела спрямо оста на двигателя. (Обозначено с букватаUна фигурата).
По този начин, когато въздушните частици влизат в работното колело със скорост, посочена от вектораw1на фигурата, лопатките действат върху въздушните частици, давайки им транслационна скорост, посочена от вектораUна фигурата. Съгласно правилото за добавяне на вектори, абсолютната скорост на въздушните частици в този момент се обозначава с вектораu1.
При преминаване през работното колело, поради дифузността на междулопатковия канал, относителният модул на скоростта на изхода на работното колелоw2намалява, поради кривината на междулопатковия канал посоката на вектора на скоростта на пренос се променя на изхода на работното колелоw2. На изхода от работното колело лопатките продължават да действат върху частиците въздух, придавайки им преносима скорост, обозначена на фигурата с вектораU. Съгласно правилото за добавяне на вектори, абсолютната скорост на въздушните частици в този момент се показва от вектораu2, който променя посоката си и нараства по абсолютна стойност. По този начин общото въздушно налягане се увеличава в работното колело.
След работното колело въздухът навлиза в направляващите лопатки. Поради дифузността на междулопатния канал, потокът се забавя, което води до повишаване на статичното налягане. Кривината на междулопатковия канал кара потока да се завърти, за да се получи по-ефективен ъгъл на навлизане на въздушния поток в следващото работно колело.
Така стъпка по стъпка се наблюдава повишаване на атмосферното налягане. Скоростта на потока в работното колело се увеличава, докато в направляващите лопатки намалява. Но степените на компресора и целият компресор са проектирани по такъв начин, че дебитът намалява. Когато въздухът преминава през компресора, неговата температура също се повишава.което не е работа на компресора, а негативен страничен ефект. Преди влизане в първото работно колело може да се монтира входяща направляваща лопатка (VNA), която извършва предварително завъртане на въздушния поток на входа на компресора.
Доста високата степен на газова динамична инерция на лопатковите компресори е причината компресорът да набира скорост доста бавно и да има ниска инжективност. Лопатковите компресори обикновено се задвижват от турбини, които от своя страна намаляват скоростта си за много дълго време, така че промяната на режимите на работа на такива турбокомпресори отнема доста дълъг период от време. Решението на този проблем беше разделянето на компресорите на каскади: компресор с ниско налягане със собствена отделна турбина е монтиран на вал, прекаран през кухия вал на компресора за високо налягане, следващ него и неговата турбина - такива двигатели се наричат двувалови. Това решение подобри работата на компресорите в преходни условия, а също така увеличи тяхната газодинамична стабилност. Друго средство за повишаване на газодинамичната стабилност на аксиалните компресори беше използването на въртящи се направляващи лопатки за промяна на ъгъла на навлизане на потока в работното колело в зависимост от режима на работа на двигателя.
Свръхзвукови компресори.Съвременните компресори се въртят с десетки хиляди оборота в минута. Преносимата скорост на въздушна частица в RC (U) зависи от радиуса на въртене на тази частица спрямо надлъжната ос на двигателя. При достатъчно дълга лопатка скоростта на пренасяне се увеличава толкова много, че абсолютната скорост на въздушната частица става свръхзвукова. В тази ситуация компресорът се нарича свръхзвуков или степента на компресора се наричасвръхзвукови, ако такава ситуация възникне в определена степен на компресора.