Осевой компрессор принцип действия

Принцип работы осевого компрессора

Работа осевого компрессора основывается на том же принципе, что и центробежного – он преобразовывает кинетическую энергию в энергию давления (потенциальную). Однако способ преобразования другой.

Осевой компрессор, показанный на рис. 3.2, состоит из нескольких рядов вращающихся (роторных) лопаток аэродинамической формы, перемежающихся рядами неподвижных (статорных) диффузорных лопаток, также имеющих аэродинамический профиль.

Ступень состоит из одного ряда роторных лопаток, закрепленных на дисках барабана ротора, и следующего ряда статорных лопаток, закрепленных на внешнем корпусе компрессора.

У ротора и статора межлопаточное пространство формирует расширяющиеся каналы.

Турбина вращает с высокой постоянной скоростью ротор компрессора, происходит преобразование добавочной механической энергии в кинетическую (скорость) и потенциальную (давление).

В статоре давление увеличивается за счет преобразования кинетической энергии в потенциальную. Этот процесс показан на рис. 3.2.

Простыми словами, ступень ротора выполняет ту же работу, что и крыльчатка центробежного компрессора, а статорную ступень можно сравнить с диффузором центробежного компрессора. Степень повышения давления в каждой отдельной ступени весьма мала: от 1,1 до 1,2:1. Это означает, что первая ступень может повысить давление только на 3 psi. Вследствие этого, для получения высоких степеней сжатия, требуемых для современных авиационных двигателей, в одном каскаде могут использоваться много ступеней (рис. 3.3), и двигателей может иметь до трех каскадов. Этот метод весьма эффективен, например, в двигателе RB 211 можно получить степени повышения давления до 35:1. У данного двигателя величина повышения давления в последней ступени может достигать 80psi. Высокие давления могут приводить к повышению температуры на выходе компрессора до 600°C.

Рис. 3.2. Изменения давления и скорости по тракту осевого компрессора

В настоящее время в некоторых двигателях применяется комбинация осевого и центробежного компрессора.

Рис. 3.3. Однокаскадный компрессор

Поддержание осевой скорости воздушного потока

Пространство между барабаном ротора и внешним корпусом компрессора называется кольцевым воздушным каналом. Для поддержания осевой скорости воздуха при сжатии до меньшего объема кольцевой канал должен сужаться.

Это постепенное сужение получается с помощью придания конической формы либо внешнему корпусу компрессора, либо барабану ротора, а в некоторых случаях и комбинации этих методов. Это показано на рис. 3.3.

Управление расходом воздуха

Увеличение степени повышения давления компрессора прогрессивно усложняет обеспечение его эффективной работы во всем диапазоне частот. Это обусловлено фактом, что степень повышения давления в двигателе падает при падении частоты вращения компрессора. Поэтому при замедлении двигателя, объем поглощаемого воздуха увеличивается, т.к. он не сжимается с прежней силой.

Увеличенный объем воздуха в секции КВД осложняет его прохождение через доступное пространство, скорость потока снижается, и в некоторых случаях может вызвать запирание и турбулентность.

Такое снижение скорости происходит по всей длине компрессора и может вызвать феномен под названием срыв потока, который, в случае несвоевременного выявления, может усугубиться и перерасти в помпаж, ситуацию, когда, в худшем случае, поток воздуха в двигателе мгновенно меняет направление на обратное.

Срыв потока

Угол атаки лопатки компрессора складывается из осевой скорости воздуха, огибающего лопатку, и скорости ее вращения.

Эти две скорости складываются и образуют вектор, который дает фактический угол атаки воздушного потока на лопатке.

Срыв потока компрессора можно описать как дисбаланс между двумя скоростями, который может произойти по разным причинам, ниже перечислены некоторые из них:

a) Чрезмерный расход топлива, вызванный резким разгоном двигателя (осевая скорость понижается из-за увеличения обратного давления в камере сгорания).

b) Работа двигателя выше или ниже расчетных параметров RPM (увеличение или уменьшение скорости вращения лопатки компрессора).

c) Турбулентность или нарушение воздушного потока в воздухозаборнике (уменьшается осевая скорость).

d) Загрязненные или поврежденные компоненты компрессора (снижение осевой скорости из-за снижения степени повышения давления).

e) Загрязненная или поврежденная турбина (потеря мощности на привод компрессора вызывает снижение осевой скорости из-за снижения степени повышения давления).

f) Слишком бедная топливно-воздушная смесь из-за резкого замедления двигателя (осевая скорость увеличивается из-за уменьшения обратного давления в камере сгорания).

Любое из перечисленных выше условий может привести к срыву потока в компрессоре, а когда это произойдет, возникнет частичное обрушение воздушного потока в двигателе.

Индикаторами срыва потока в компрессоре является увеличение уровня вибрации двигателя и повышение температуры выхлопных газов (EGT).

Последний эффект (увеличение EGT) вызывает факт уменьшения поступления воздуха в камеры сгорания, соответственно, уменьшение количество воздуха на охлаждение продуктов сгорания, выхлопных газов.

Срыв потока компрессора является прогрессирующим феноменом, и теоретически может начаться на одной лопатке, ухудшая работу всей ступени, а затем, если не принять своевременных мер по локализации, охватывает весь двигатель.

Помпаж

Прогрессивное ухудшение ситуации приведет к полному обрушению потока в двигателе, называемому помпаж. В некоторых случаях это может вызвать мгновенное реверсирование газов в двигателе с вырыванием воздуха из воздухозаборника, сопровождаемым громким хлопком. При возникновении помпажа дроссель соответствующего двигателя нужно закрывать медленно.

Такую ситуацию наиболее часто вызывают неисправности или недостатки обслуживания топливной системы, а в чрезвычайных ситуациях могут прикладываться настолько высокие изгибные нагрузки на лопатки ротора компрессора, что они входят в зацепление с лопатками статора с потенциальными катастрофическими последствиями.

Помимо громкого шума, обычно сопровождающего помпаж, существует большой рост EGT, а результирующая потеря тяги может вызвать рыскание самолета.

Осевой компрессор

Лопаточный или лопастной компрессор — это разновидность компрессоров, предназначенная для повышения давления рабочего тела за счёт взаимодействия последнего с подвижными и неподвижными лопаточными решётками компрессора. Принцип действия лопаточных компрессоров — увеличение полного давления рабочего тела за счёт преобразования механической работы компрессора в кинетическую энергию рабочего тела с последующим преобразованием ее во внутреннюю энергию.

Осевой компрессор

В осевом компрессоре поток рабочего тела, как правило воздуха, движется условно вдоль оси вращения ротора компрессора.

Осевой компрессор состоит из чередующихся подвижных лопаточных решёток ротора, состоящих из лопаток закреплённых на валу и именуемых рабочими колёсами (РК), и неподвижных лопаточных решёток статора и именуемых направляющими аппаратами (НА). Совокупность, состоящая из одного рабочего колеса и одного направляющего аппарата именуется ступенью.

Пространство между соседними лопатками как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате именуется межлопаточным каналом. Межлопаточный канал в как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате диффузорный, то есть расширяющийся. Межлопаточный канал является расширяющимся, когда диаметр окружностей, вписанных в этот канал увеличивается при вписывании этих окружностей от передней кромки к задней.

При прохождении через рабочее колесо, воздух участвует в сложном движении.

Где абсолютное движение — движение частиц воздуха относительно оси двигателя. (На рисунке обозначено буквой u).

Относительное движение — движение частиц воздуха относительно лопаток рабочего колеса. (На рисунке обозначено буквой w).

Переносное движение — вращение рабочего колеса относительно оси двигателя. (На рисунке обозначено буквой U).

Таким образом, когда частицы воздуха попадают в рабочее колесо со скоростью, обозначенной на рисунке вектором w₁, лопатки воздействуют на частицы воздуха придавая им переносную скорость обозначенную на рисунке вектором U. По правилу сложения векторов абсолютная скорость частиц воздуха, в этот момент обозначена вектором u₁.

При прохождении через рабочее колесо, за счет диффузорности межлопаточного канала, происходит уменьшение модуля переносной скорости на выходе из рабочего колеса w₂, за счёт кривизны межлопаточного канала происходит изменение направления вектора переносной скорости на выходе из рабочего колеса w₂. На выходе из рабочего колеса на частицы воздуха продолжают действовать лопатки, придавая им переносную скорость обозначенную на рисунке вектором U. По правилу сложения векторов абсолютная скорость частиц воздуха, в этот момент обозначена вектором u₂, который изменяет направление и увеличивается по модулю. Таким образом в рабочем колесе происходит рост полного давления воздуха.

После рабочего колеса воздух попадает в направляющий аппарат. За счёт диффузорности межлопаточного канала происходит торможение потока, что приводит к росту статического давления. Кривизна межлопаточного канала приводит к повороту потока для получения более эффективного угла входа потока воздуха в следующее рабочее колесо.

Таким образом, ступень за ступенью, происходит повышение давления воздуха. Скорость потока в рабочем колесе растет, в направляющем аппарате – падает. Но, ступени компрессора и весь компрессор проектируют таким образом, что бы скорость потока уменьшалась. При прохождении воздуха через компрессор растет и его температура, что является не задачей компрессора а отрицательным побочным эффектом. Перед входом в первое рабочее колесо может быть установлен входной направляющий аппарат (ВНА) который производит предварительный поворот потока воздуха на входе в компрессор.

Достаточно высокая степень газодинамической инертности лопастных компрессоров является причиной того, что комперссор достаточно медленно набирает обороты, обладает низкой приемистостью. Лопастные компрессоры, как правило, приводятся в движение турбинами, которые, в свою очередь весьма долго снижают свои обороты, таким образом, смена режимов работы таких турбо-компрессоров занимает достаточно длительный промежуток времени. Решением данной проблемы стало разделение компрессоров на каскады. Часть ступеней компрессора стали крепить на одном валу, часть – на другом, каждую из частей, в этом случаи, приводит в движение своя турбина. Данное решение как улучшило работу компрессоров на переходных режимах, так и повысило их газодинамическую устойчитвость. Другим средством повышения газодинамической устойчивости осевых компрессоров стало применение поворачивающихся направляющих аппаратов, для изменния угла входа потока в рабочее колесо, в зависимости от режима работы двигателя.

Сверхзвуковые компрессоры. Частота вращения роторов современных компрессоров достигает десятков тысяч оборотов в минуту. Переносная скорость частицы воздуха в РК (U) зависит от радиуса вращения этой частицы относительно продольной оси двигателя. При достаточно длинном пере лопатки переносная скорость вырастает настолько, что абсолютная скорость движения частицы воздуха становится сверхзвуковой. В данной ситуации компрессор именуют сверхзвуковым, или же ступень компрессора именуют свехзвуковой, если такая ситуация возникает в определенной ступени компрессора.

Центробежный компрессор.

Принцип действия центробежного компрессора в общем сопоставим с принципом действия осевого компрессора, но с одним существенным различием: в центробежном компрессоре поток воздуха входит в рабочее колесо вдоль оси двигателя, а в рабочем колесе происходит поворот потока в радиальном направлении. Таким образом, в рабочем колесе за счет центробежной силы создается дополнительный рост полного давления. То есть частицы рабочего тела получают дополнительную кинетическую энергию.

Рабочее колесо центробежного компрессора представляет собой диск или же сложное тело вращения, на котором установлены лопатки, расходящиеся от центра к краям диска. Межлопаточный канал в центробежном рабочем колесе, так же, как и в осевом – диффузорный. По типу используемых лопаток рабочие колеса квалифицируются на радиальные (профиль лопатки ровный) и реактивные (профиль лопатки изогнутый). Реактивные рабочие колеса обладают более высокими КПД и степенью сжатия, но сложнее в изготовлении, как следствие – дороже. Поток газа попадает в рабочее колесо центробежного компрессора, где частицам газа передается кинетическая энергия вращающегося колеса,диффузорный межлопаточный канал производит торможение движения частиц газа относительно вращающегося колеса, центробежная сила придает дополнительную кинетическую энернию частицам рабочего тела и направляет их в радиальном направлении. После выхода из рабочего колеса частицы рабочего тела попадают в диффузор, где происходит их последующее торможение, с преобразованием их кинетической энергии вв внутреннюю.

Краткое сравнение осевых и центробежных компрессоров

1. По степени сжатия (повышения давления) в ступени. Большую степень повышения давления обеспечтвают ступени центробежных компрессоров.

2. По реализации многоступенчатости. Многократный поворот воздушного потока в центробежном компрессоре приводит к сложности реализации многоступенчатости в нем.

3. По габаритам. Центробежные компрессоры, как правило обладают достаточно большим диаметром рабочего колеса. Многоступеснчатые осевые компрессоры – обладают меньшим диаметром, но длинее в осевом направлении.

Осевые компрессоры, в основном, используются в самолетных и вертолетных воздушнореактивных двигателях (ВРД). Центробежные в наземных газотурбиннвых двигателях (ГТД) и силовых установках, а так же в различных газоперекачивающих системах, системах вентиляции, всевозможных нагнетателях газа или воздуха.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Оседлавший кита
• Осек (Свентокшиское воеводство)

Смотреть что такое “Осевой компрессор” в других словарях:

Осевой компрессор — см. в статье Компрессор газотурбинного двигателя. Авиация: Энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994 … Энциклопедия техники

осевой компрессор — Турбокомпрессор, в котором поток во вращающихся решетках лопаток в меридиональной плоскости имеет в основном осевое направление. [ГОСТ 28567 90] Тематики компрессор EN axial compressor DE Axialverdichter … Справочник технического переводчика

Осевой компрессор — 83. Осевой компрессор D. Axialverdichter Е. Axial compressor Турбокомпрессор, в котором поток во вращающихся решетках лопаток в меридиональной плоскости имеет в основном осевое направление Источник: ГОСТ 28567 90: Компрессоры. Термины и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

осевой компрессор — ašinis kompresorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. axial compressor; axial flow compressor vok. Axialverdichter, m rus. осевой компрессор, m pranc. compresseur axial, m … Automatikos terminų žodynas

осевой компрессор — ašinis kompresorius statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kompresorius, kurį sudaro darbo ratas su mentėmis, perduodančiomis mechaninę energiją dujoms, ir dėl to padidėja spaudžiamų dujų slėgis ir greitis. Dujos įteka ir išteka darbinio rato… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

осевой компрессор — Компрессор, в котором основное движение потока сжимаемого газа происходит в осевом направлении … Политехнический терминологический толковый словарь

Осевой компрессор — см. в ст. Компрессор … Большая советская энциклопедия

осевой компрессор — осевой компрессор — см. в статье Компрессор … Энциклопедия «Авиация»

осевой компрессор — осевой компрессор — см. в статье Компрессор … Энциклопедия «Авиация»

осевой компрессор (в двигателях летательных аппаратов) — осевой компрессор OK Компрессор ГТД, состоящий из одной или нескольких осевых ступеней [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов Синонимы OK EN axial flow compressor DE Achsialverdichter FR compresseur axial … Справочник технического переводчика

Общее устройство и принцип действия осевого компрессора

Основными принципиальными элементами устройства осевого компрессора являются расположенные попарно венцы вращающихся и неподвижных лопаток. Каждый венец вращающихся лопаток образует рабочее колесо (РК), а каждый венец неподвижных лопаток – спрямляющий аппарат (СА).

Каждая пара РК и СА представляет собой ступень компрессора, т.е. секцию, в которой полностью реализуется его принцип действия с соответствующим повышением давления.

Сочетание ступеней в осевом компрессоре осуществляется конструктивно сравнительно просто, поскольку в нем каждая частица воздуха движется по траекториям, почти равноотстоящим от оси компрессора (отсюда компрессоры и получили название осевых). При допустимом уровне гидравлических потерь возможное повышение давления в одной ступени относительно невелико, поэтому компрессоры всегда выполняются многоступенчатыми.

Благодаря сжатию воздуха плотность его в каждой ступени возрастает, и при неизменном массовом расходе, объемный расход воздуха падает. Поскольку осевая скорость движения воздуха в компрессоре изменяется несильно, то это приводит к необходимости уменьшения проходных сечений, поэтому высоты лопаток по ходу движения воздуха уменьшаются.

Исходные данные

Рабочее тело – воздух.

– давление на входе в компрессор.

– температура на входе в компрессор.

– адиабатный КПД компрессора.

G=12 кг/с – расход воздуха.

– степень повышения давления.

k=1,4 – показатель адиабаты.

R=287,4 Дж/кгК – газодинамическая постоянная.

– окружная скорость. Компрессор дозвуковой.

– коэффициент расхода на входе.

– коэффициент расхода на выходе.

– степень реактивности первой ступени.

Предварительный расчёт осевого компрессора

Осевая скорость на входе в компрессор:

Осевая скорость на выходе из компрессора:

1. Первоначальное значение степени повышения давления лопаточного аппарата:

2. Температура заторможенного потока на выходе из компрессора:

3. Температуру газа на выходе из компрессора:

4. Плотность заторможенного потока на выходе из компрессора:

5. Плотность газа на выходе из компрессора:

6. Потеря давления на выходе:

7. Уточняем -коэффициент восстановления полного давления в выходном патрубке:

8. Определяем статическую температуру газа на входе в компрессор:

9. Плотность заторможенного потока на входе в компрессор:

10. Плотность газа на входе в компрессор:

11. Потеря давления на входе:

13. Степень повышения давления лопаточного аппарата:

14. к.п.д. лопаточного аппарата:

15. Работа лопаточного аппарата:

16. Работа компрессора:

17. Мощность компрессора:

Определение геометрических размеров

Площадь проточной части на входе:

Площадь проточной части на выходе:

1. Диаметр корпуса на входе:

2. Диаметр втулки на входе:

3. Высота лопатки на входе:

4. Относительный диаметр втулки на выходе:

5. Диаметр втулки на выходе:

6. Высота лопатки на выходе:

Определение числа ступеней и распределение напоров

Число ступеней округляется до целого значения и пересчитывается:

Распределение работы по ступеням с использованием коэффициентов напора можно производить исходя из следующих соотношений:

в первой дозвуковой ступени =(0.5-0.6)

в первой околозвуковой или сверхзвуковой ступени =(0.75-0.85)

в средней ступени – напор максимальный =(1.15-1.2)

в последней ступени =(0.95-1.0)

Распределение К.П.Д. по ступеням

Средним к.п.д. ступеней является заданный политропный к.п.д.. В первых до и околозвуковых ступенях величину к.п.д. следует снижать на 1.5…2.5%, в первой сверхзвуковой ступени на 2…4%. В средних ступенях к.п.д. увеличивается на 1…2% относительно среднего значения. В последних ступенях к.п.д. также снижается на 1.5…2%.

При распределении к.п.д. должно выполнятся условие:

Температура торможения на входе в первую ступень:

Изменение температуры в ступени:

Температура торможения на входе в последующие ступени равна соответственно температурам на выходе из предыдущих ступеней:

Адиабатное изменение температуры в ступени:

Адиабатная температура торможения на выходе из ступени:

Степень повышения давления в ступени:

Произведение всех степеней повышения давления ступеней должно равняться степени повышения давления лопаточного аппарата:

Принцип работы осевого компрессора

Осевым компрессором называется лопаточная машина, в которой происходит преобразование механической работы, получаемой от турбины, в энергию давления воздуха, при этом воздух в проточной части компрессора движется, преимущественно, вдоль оси двигателя по поверхностям, близким к цилиндрическим.

Поток воздуха, движущийся через проточную часть осевого компрессора можно представить состоящим из отдельных струек тока, каждая из которых движется по поверхности, приближенной к цилиндрической. Рассмотрим, как будут изменятся параметры воздуха в струйке тока толщиной Ah, движущейся вдоль цилиндрической поверхности А-А. Для чего рассмотрим межлопаточные каналы ВНА, РК и НА в сечении их цилиндрической поверхностью А-А.

Рис. 2.1. Схема первой ступени осевого компрессора с входным направляющим аппаратом.

В ВНА происходит падение давления, снижение температуры воздуха, и закрутка потока по направлению вращения рабочего колеса.

В РК происходит рост давления, рост температуры, рост абсолютной скорости воздуха.

В НА происходит рост давления, рост температуры и снижение абсолютной скорости воздуха. При этом абсолютная скорость на входе и выходе из ступени приблизительно равны (С1

Из этого можно сделать вывод, что в ступени осевого компрессора происходит повышение давления воздуха. Рост давления объясняется разностью площадей межлопаточных каналов на входе и выходе, а значит и разностью углов входа и выхода. Поэтому можно сказать, что поток воздуха, перемещаясь по межлопаточным каналам, поворачивается на некоторый угол, равный разности между углом входа и углом выхода. Этот угол называется углом поворота потока. Угол поворота потока в межлопаточных каналах НА и РК не может превышать 30ч35О, иначе инерционные силы вызывают отрыв потока от стенок канала и рост потерь энергии. Следовательно, если угол поворота потока ограничен, то ограничена также степень повышения давления в ступени осевого компрессора. У существующих компрессоров степень повышения давления в ступени составляет р * ст=1,2ч1,35. Для получения больших значений Лв осевых компрессорах устанавливают несколько ступеней. Компрессор двигателя ТВ2-117 содержит 10 ступеней.

Рис, 2. 2. Изменение параметров воздуха в ВНА и ступени осевого компрессора

Длина лопаток РК и НА многоступенчатого компрессора по проточной части уменьшается. Если бы длина лопаток всех ступеней была одинаковой, то по мере сжатия воздуха скорость его движения резко уменьшалась. Как уже отмечалось, при малых скоростях движения воздуха снижается степень повышения давления в ступени. Поэтому для получения высокой напорности ступеней необходимо, чтобы осевая скорость потока была большой по всей длине компрессора. Это может быть обеспечено только уменьшением длины лопаток, следовательно, площадь проходного сечения проточной части на входе в компрессор (F_в) должна быть больше площади на выходе из компрессора площади (F_к).

При этом необходимо учитывать, что при уменьшении длины лопаток возрастают концевые и вторичные потери, в особенности потери, связанные с перетеканием воздуха через радиальный зазор. Поэтому длина лопаток меньше 30ч40 мм не допускается. Такое условие в современных компрессорах удается выполнить только при уменьшающейся по длине компрессора осевой скорости. Отношение осевых скоростей на выходе из компрессора (С_КА) к его скорости на входе в компрессор (С_ВА) принимается 0,5ч0,6. Уменьшение поперечного сечения проточной части компрессора может осуществляться:

• — при постоянном внешнем диаметре корпуса компрессора (DK) и увеличивающемся внутреннем диаметре (диаметре втулки) (DBt) (рис.2.3, а);
• — при постоянном диаметре втулки и уменьшающемся диаметре корпуса (рис.2.3, б);
• — при увеличивающемся диаметре втулки, уменьшающемся диаметре корпуса и постоянном среднем диаметре (рис. 2.3, в).

Рис. 2.3. Возможные формы проточной части многоступенчатого осевого компрессора:

а–Dк = const; б–Dвm = const; в— Dcp = const

Наибольшее распространение получила первая схема (рис.2.3, а), так как она обеспечивает получение более высоких значений тест всех ступеней. Это объясняется следующим: с ростом окружной скорости движения лопаток РК увеличивается работа, подводимая к воздуху, возрастает степень повышения давления. При выполнении компрессора с постоянным диаметром корпуса окружная скорость лопаток РК от ступени к ступени возрастает, т.к. возрастает расстояние от лопатки до оси вращения ротора. Следовательно, увеличивается степень сжатия воздуха в компрессоре. В результате этого число ступеней можно сделать меньше. Именно по такой схеме выполнен компрессор двигателя ТВ2-117.

ОСЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

В осевых компрессорах (рис. 16) газ через входной патрубок поступает в проточную часть компрессора и перемещается последовательно от лопаток входного направляющего аппарата, через группу ступеней, спрямляющий аппарат, диффузор и выходной патрубок. Рабочие колеса ступеней вместе с валом, на который они насажены, образуют ротор; направляющие аппараты вместе с корпусом, в котором они закреплены, — статор. Ротор опирается на подшипники, которые обычно выполняются в виде подшипников скольжения.

Входной патрубок служит для равномерного подвода газа из подводящего трубопровода к кольцевому конфу- зору, который предназначен для ускорения потока перед входным направляющим аппаратом и создания равномерного поля скоростей и давлений.

Рабочее колесо осевого компрессора (рис. 17) состоит из ступицы 1, на поверхности которой равномерно по окружности расположены профилированные лопасти 2. Лопасти могут крепиться к ступице неподвижно либо иметь возможность разворачиваться на определенный угол вокруг своей оси.

Приводом турбокомпрессора обычно является синхронный электродвигатель или паровая быстроходная турбина. Воздух, сжатый турбокомпрессором, не содержит масляных паров, так как в рабочей полости турбокомпрессора нет трущихся и смазываемых поверхностей.

/ — канал для подачи сжатого газа; 2 — корпус; 3 — канал для всасывания газа; 4 — ротор; 5 — направляющие лопатки: 6 — рабочие лопатки.

Рабочее колесо осевого компрессора:

1 — ступица; 2 — профилированные лопатки.

Турбокомпрессоры — малогабаритные, быстроходные и высокопроизводительные машины для сжатия воздуха. Они выпускаются производительностью 1. 55м 3 /с (4000. 200 000 м 3 /час) и конечным давлением воздуха 0,7. 1,1 МПа.

В отличие от поршневых компрессоров, турбокомпрессоры обладают способностью работать при различных режимах их эксплуатации. Каждый турбокомпрессор имеет индивидуальные характеристики, зависящие от конструкции машины.

Центробежные компрессоры, как и осевые, имеют существенные преимущества перед другими компрессорами.

• 1. Компактность и меньшую массу машин, что обусловлено непрерывностью потока газа и большой скоростью при течении его через машину.
• 2. Надежность в работе и долговечность вследствие почти полного отсутствия износа (при работе на чистых газах), так как единственными трущимися узлами являются подшипники.
• 3. Хорошая уравновешенность, отсутствие инерционных сил при работе, легкость фундаментов.
• 4. Равномерность подачи газа и отсутствие смазочного масла в сжатом воздухе.
• 5. Возможность непосредственного соединения (без промежуточной передачи) с высокооборотным двигателем — турбиной; при большой производительности — с электродвигателем обычного типа, а при малой — с высокочастотным электродвигателем. Непосредственное соединение позволяет сделать агрегат компактным и повышает его КПД. В случае введения повышающей передачи электродвигатель также является высокооборотным и компактным.

К недостаткам центробежных компрессорных машин следует отнести главным образом трудность производства машин малой производительности и высоких степеней повышения давления (тс_к > 30. 40), необходимость большого машинного зала из-за расположения габаритных промежуточных охладителей под компрессором (на первом этаже здания), ограничение давления нагнетания (до 1 МПа), относительно невысокий КПД.

Первоначальные затраты на устройство компрессорной станции с поршневыми компрессорами значительно выше, чем с турбокомпрессорами.

Однако необходимость в применении турбокомпрессоров возникает только на крупных промышленных предприятиях и в опытных исследовательских установках, где сжатый воздух расходуется в больших количествах для ведения производственных процессов или в качестве технологического сырья.

Заводы тяжелого машиностроения выпускают свыше 40 типов турбокомпрессоров для нужд черной и цветной металлургии, нефтяной и угольной промышленности и воздухоразделительных установок.

В обычных конструкциях турбокомпрессоров для получения давления сжатия порядка 0,8 МПа применяется свыше четырех ступеней сжатия.

Мощность двигателя, приводящего в действие компрессор, определяется по следующему выражению в кВт:

где N_i — индикаторная мощность компрессора; к — коэффициент запаса мощности, учитывающий возможные случайные перегрузки, обычно й=1,15. 1,2;г|_п — КПД передачи от двигателя к валу компрессора (0,95. 1); р_м — механический КПД, учитывающий потери мощности в механизмах, передающих движение; для компрессоров с электродвигателем Г|_м = 0,79. 0,88; р_дв — КПД двигателя.