Vinge kompressor
En vingekompressor er en type kompressor , der er designet til at øge trykket af arbejdsvæsken på grund af sidstnævntes samspil med kompressorens bevægelige og faste knivriste . Funktionsprincippet for bladkompressorer er at øge det samlede tryk af arbejdsvæsken ved at omdanne kompressorens mekaniske arbejde til arbejdsvæskens kinetiske energi med dens efterfølgende omdannelse til intern energi .
Aksialkompressor
I en aksial kompressor bevæger strømmen af arbejdsfluidet, normalt luft, sig betinget langs kompressorrotorens rotationsakse .
En aksial kompressor består af alternerende bevægelige rotorblade, bestående af blade monteret på en aksel og kaldet impellere (RK), og faste statorblade arrays og kaldet ledeskovle (HA). Et sæt bestående af et skovlhjul og en ledevinge kaldes et trin .
Mellemrummet mellem tilstødende blade i både pumpehjulet og styreskovlene kaldes interblade-kanalen . Mellembladskanalen både i pumpehjulet og i ledeskovlen er diffuser , det vil sige udvider sig. Den interskapulære kanal udvides, når diameteren af cirklerne indskrevet i denne kanal øges, når disse cirkler er indskrevet fra forkanten til bagsiden.
Når luften passerer gennem pumpehjulet, deltager den i en kompleks bevægelse .
Hvor absolut bevægelse er luftpartiklernes bevægelse i forhold til motorens akse. (Angivet med bogstavet u i figuren ).
Relativ bevægelse er bevægelsen af luftpartikler i forhold til pumpehjulsbladene. (Angivet med bogstavet w i figuren ).
Bærbar bevægelse - rotation af pumpehjulet i forhold til motorens akse. (Angivet med bogstavet U i figuren ).
Når luftpartikler således kommer ind i pumpehjulet med en hastighed angivet af vektoren w 1 i figuren , virker bladene på luftpartiklerne, hvilket giver dem en translationshastighed angivet med vektoren U i figuren . Ifølge vektoradditionsreglen er den absolutte hastighed af luftpartikler i dette øjeblik angivet med vektoren u 1 .
Når den passerer gennem pumpehjulet, på grund af diffusiteten af interblade-kanalen, falder det relative hastighedsmodul ved udløbet af pumpehjulet w2 , på grund af krumningen af interblade-kanalen ændres retningen af overføringshastighedsvektoren ved udløbet af pumpehjulet. pumpehjul w2 . Ved udgangen fra pumpehjulet fortsætter bladene med at virke på luftpartiklerne, hvilket giver dem en bærbar hastighed, angivet i figuren med vektoren U. Ifølge vektoradditionsreglen er luftpartiklernes absolutte hastighed i dette øjeblik angivet af vektoren u 2 , som ændrer retning og stiger i absolut værdi. Således stiger det samlede lufttryk i pumpehjulet .
Efter pumpehjulet kommer luften ind i ledeskovlene. På grund af diffusiteten af den interscapulariske kanal decelereres flowet, hvilket fører til en stigning i det statiske tryk . Krumningen af mellembladskanalen får strømmen til at dreje for at opnå en mere effektiv indgangsvinkel for luftstrømmen ind i det næste pumpehjul.
Der er således trin for trin en stigning i lufttrykket. Strømningshastigheden i pumpehjulet øges, mens den i ledeskovlene falder. Men kompressortrinene og hele kompressoren er designet på en sådan måde, at flowet falder. Når luften passerer gennem kompressoren, stiger dens temperatur også, hvilket ikke er kompressorens opgave, men en negativ bivirkning. Inden man går ind i det første pumpehjul, kan der monteres en indløbsledevinge (VNA), som foretager en foreløbig rotation af luftstrømmen ved kompressorens indløb.
En ret høj grad af gasdynamisk inerti af vingekompressorer er årsagen til, at kompressoren tager fart ret langsomt og har en lav injektivitet. Vingekompressorer drives normalt af turbiner, som igen reducerer deres hastighed i meget lang tid, så det tager ret lang tid at ændre driftstilstandene for sådanne turboladere. Løsningen på dette problem var opdelingen af kompressorer i kaskader: en lavtrykskompressor med sin egen separate turbine er installeret på en aksel ført gennem den hule aksel på højtrykskompressoren efter den og dens turbine - sådanne motorer kaldes twin -aksel. Denne løsning forbedrede driften af kompressorer under forbigående forhold og øgede også deres gasdynamiske stabilitet. Et andet middel til at øge den gasdynamiske stabilitet af aksialkompressorer var brugen af roterende ledeskovle til at ændre vinklen for strømningsindgang i pumpehjulet afhængigt af motorens driftstilstand.
supersoniske kompressorer. Rotorhastigheden på moderne kompressorer når titusindvis af omdrejninger i minuttet. Den bærbare hastighed af en luftpartikel i RC (U) afhænger af denne partikels rotationsradius i forhold til motorens længdeakse. Med en tilstrækkelig lang klinge øges overførselshastigheden så meget, at luftpartiklens absolutte hastighed bliver supersonisk. I denne situation omtales kompressoren som supersonisk, eller kompressortrinnet omtales som supersonisk, hvis en sådan situation opstår i et bestemt kompressortrin.
Centrifugalkompressor
Princippet om drift af en centrifugalkompressor er generelt sammenligneligt med princippet om drift af en aksial kompressor, men med en væsentlig forskel: i en centrifugalkompressor kommer luftstrømmen ind i pumpehjulet langs motorens akse og i pumpehjulet, strømmen drejer i radial retning. Der skabes således en yderligere stigning i det samlede tryk i pumpehjulet på grund af centrifugalkraften. Det vil sige, at arbejdsfluidets partikler modtager yderligere kinetisk energi.
Løbehjulet på en centrifugalkompressor er en skive eller et komplekst omdrejningslegeme, hvorpå der er monteret blade, der divergerer fra midten til skivens kanter. Mellembladskanalen i centrifugalhjulet, såvel som i den aksiale, er diffuser. Afhængigt af den anvendte type blade klassificeres pumpehjulene som radiale (bladeprofilen er jævn) og reaktive (vingeprofilen er buet). Jet-løbehjul har højere effektivitet og kompressionsforhold, men er sværere at fremstille og som følge heraf dyrere. Gasstrømmen kommer ind i pumpehjulet på en centrifugalkompressor, hvor det roterende hjuls kinetiske energi overføres til gaspartiklerne, diffusorens mellembladskanal bremser bevægelsen af gaspartikler i forhold til det roterende hjul, centrifugalkraften giver yderligere kinetisk energi til arbejdsfluidets partikler og leder dem i radial retning. Efter at have forladt pumpehjulet, kommer partiklerne af arbejdsfluidet ind i diffusoren , hvor de efterfølgende bremses med omdannelsen af deres kinetiske energi til intern energi.
For centrifugalkompressorer er følgende ligning gyldig [1]
hvor
- W s - indgangseffekt på akslen,
- u er hastigheden af enden af knivene,
- C θ er de tangentielle komponenter af hastighederne af væsken frigjort fra bladene i position 1 og 2, henholdsvis indløb og udløb.
Sammenligning af aksial- og centrifugalkompressorer
1. Ifølge graden af kompression (trykstigning) i scenen. Centrifugalkompressortrin giver en stor grad af trykstigning.
2. Om implementering af multi-stage. Multipel rotation af luftstrømmen i en centrifugalkompressor fører til kompleksiteten af implementeringen af flertrins i den.
3. Efter dimensioner. Centrifugalkompressorer har som regel en ret stor pumpehjulsdiameter. Flertrins aksialkompressorer - har en mindre diameter, men er længere i aksial retning.
Aksialkompressorer bruges hovedsageligt i fly- og helikopterluftjetmotorer ( VRD ). Centrifugal i jordgasturbinemotorer ( GTE ) og kraftværker, samt i forskellige gaspumpesystemer, ventilationsanlæg, alle former for gas- eller luftblæsere.
Noter
- ↑ Frank Kreith. CRC-håndbogen for termisk teknik (neopr.) . - CRC Press , 2000. - S. 4-229. — ISBN 9780849395819 .
Litteratur
- Voronetsky A.V. Moderne kompressorstationer (koncepter, projekter, udstyr). - M. : Premium Engineering LLC, 2008. - 614 s. - ISBN 978-5-903363-09-4 .