4.3. Распределение работы сжатия воздуха между ступенями компрессора (каскада)

В многоступенчатом осевом компрессоре работа, подводимая к воздуху, и, соответственно, работа сжатия воздуха распределяется между его ступенями неравномерно. Типичное распределение адиабатной работы сжатия по ступеням каскада осевого компрессора представлено на рисунке. В первых и в последних ступенях эта работа заметно снижена по сравнению с работой, приходящейся на каж­дую из средних ступеней. Такой характер распределения работы закладывается при проектировании компрессора из сле­дующих соображений.

а). Первая ступень имеет самое малое значение . Привтулочные сечения имеют низкую окружную скорость и, следо­вательно, для получения высоких значений должны иметь большие значения [см. формулу ], т.е. большие углы поворота в решетке РК. Это может привести к срыву потока.

б). На нерасчетных режимах углы атаки на рабочих лопатках первой ступени могут сильно возрасти.

в) Первые ступени наиболее подвержены влиянию раз­личных возмущений входящего в компрессор потока, вызванных нерав­номерностью потока в тракте двигателя. Следовательно, в пер­вых ступенях надо иметь повышен­ные запасы по углам атаки.

По этим причинам первые одну - две сту­пени приходится нагружать слабее остальных. В по­следующих ступенях, имеющих уже более высокие значе­ния , нагрузка соответственно увеличивается.

в). В последних ступенях компрессора, как уже указывалось, и, соответственно, приходится снижать из-за снижения осевой скорости воздуха. Кроме того, эти сту­пени из-за малой высоты лопаток (и поэтому более сильного влияния концевых потерь) обычно имеют пони­женные значения КПД. Поэтому для повышения КПД всего комп­рессора целесообразно бóльшую часть работы сжатия переложить на ступени, имеющие более длинные лопатки, т.е. на средние ступени.

При проектировании компрессора обеспечение желательного распределения работы сжатия воздуха между ступенями производится за счет подбора необходимых значений параметров компрессорных решеток РК и НА каждой ступени (углов поворота потока и др.) с тем, чтобы получить (при данной окружной скорости) желательное значение .

В осецентробежном компрессоре (рис. 4.6) последняя (центробежная) ступень вследствие более высокого зна­чения окружной скорости и существенного бóльшего коэффициента нагрузки имеет обычно в несколько раз более высокое значение эффективной и соответственно адиабатной работы, чем стоя­щие впереди нее осевые ступени.