压气机级的工作原理
压气机级中气流的增压过程
1. 外界通过工作叶轮把一定数量的压缩 轴功传递给流经动叶栅的气体,一方 面使气流绝对速度的动能增高,同时 让气流相对速度的动能降低,以促使 气体的压力增高一部分; 2. 随后,由动叶栅流出的高速气流在静 叶栅中逐渐减速,这样,就可以使气 流绝对速度的动能中的一部分,进一 步转化成为气体的压力势能,使气体 的压力再进一步增高。
动叶栅的功能
动叶栅是有意识地设计成为由叶片的内弧表面朝着叶片的运动 方向的,当气流流过叶栅时,气流作用在动叶栅上的气动力切向分 量是与动叶的运动方向相反的,而动叶栅对气流的作用力的切向分 量就与动叶的运动方向 正好一致致,这时的轴功就通过叶轮上的动 叶传递给气流,转化为气流的动能,促使气流的绝对速度c2 增高。 由此可见,在压气机中,是从外界通过叶轮上的动叶对气体连续不 断作功,才能使气流绝对速度c2 增高,这也就实现了向压气机的静 叶能连续不断地提供高速气流,这也就为在静叶中进行降速增压创 造了条件。 只要合理地设计动、静叶栅的几何形状,我们不仅可以使气流 在静叶栅中获得增压效果,而且还能使气流在流经动叶栅时,既能 提高气流的绝对速度,为下一步在静叶栅中的增压准备了条件,同 时还可以让气流的相对速度有所下降,借以使气体的压力在流经动 叶栅时就能提高一部分。显然在这样的压气机级的动叶栅中,由转 轴通过叶轮上的动叶栅传送给气流的功量中,将有一部分用来使气 流的绝对速度动能增高,而另一部分则直接用来提高气流的压力势 能。
多级轴流式压气机中,在动叶和静叶中气流绝对 速度c和压力 p的变化。
基元级的反动度(或称反作用度)的概念
所谓反动度为在动叶中的理论压力势能的增升值与在整个级中 的理论压力势能增升值之比 。 一般0≤ ρ ≤1,反动度 ρ 越大,就意味着在该级 的压力增升 过程中,气体的压力增升更多是在动叶 栅中完成的。 显然当ρ = 1时,压气级中气流压力的增升将是完全在动叶栅 中完成。在这种压气机级中,从其叶栅通流截面积的变化来看, 它的特点是: A2>A1 和 A3=A2/ 不难想象,对于 ρ=0 的压气机级来说,气流流过动叶栅 时,气体的压力是不会升高的 。动叶栅的通流截面积是恒定 不变的;而在静栅中,通流的截面积是要逐渐扩大的,即 A2=A1 和A3 >A/2
外界通过工作叶轮对气体施加的 理论功 气体流过压气机级时,其压力之以能够增高, 完全是于外界通过工作叶轮对气体连续作功的结 果。在下面就让我们研究一下:在压气机级中, 气体流过动叶栅时,外界通过工作叶轮对气体所 施加的理论功,这能帮助我们进一步理解压气机 级的工作原理。
外界通过工作叶轮对气体施加的理论功 的小结
基元级的反动度
反动度 ρ 与速度三角形之间有着密切的关系, 反动度 ρ 的概念来表示气体在动叶栅压力增高的 程度,一定的反动度就对应着一定的速度三角形 当速度三角形一定时,压气机级中的反动度也就 完全确定了。 ,
ρ = 0.5的压气机级的速度三角形
压气机级的工作原理
1. 2. 3. 4. 5. 6. 基元级概念的引出 基元级的气流速度三角形 外界通过工作叶轮对气体施加的理论功 基元级的压缩功 基元级的效率 基元级的反动度
轴流压气机的基元级
气流流过叶栅时的速度三角形
静叶栅的扩压流道
假如能向压气机的基元级的静叶栅连续不断地提供 高速流动的气流,显然,这就可以使气体达到增压的 目的。而这个任务就是由装在静叶栅前作高速旋转的 动叶栅变压缩功 实际耗功 △hs △hP △h
△hs,△hP,△h 在 T-s 图上的表示
在T-s 图上,过程线下面所包围的 面积相当于所施加的功量。
各部分功在T_s 图中的面积表示
基元级的效率
基元级中扩压流动的完善程度一般可用效率来描述。 压气机基元级的效率定义是:对气体压缩的有益功和实 际耗功之比。根据对有益功和实际耗功的定义不同,就 有相应存在几种基元级效率。 基元级中的实际耗功一般认为是加给气体的理论功。 根据对有益功的定义不同,基元级的效率分为等熵效率 和多变效率。 各种效率又分为静参数效率和滞止参数效率。
在轴流压气机级中气体的增压过程及其原因
1. 外界通过工作叶轮把一定数量的压缩轴功 传递给流经 动叶栅的气体,一方面使气流绝对速度的动能增高,同时让气 流相对速度的动能降低,以促使气体的压力增高一部分; 2. 随后,由动叶栅流出的高速气流在静叶栅中逐渐减速, 这样,就可以使气流绝对速度的动能中的一部分,进一步转 化成为气体的压力势能,使气体的压力再进一步增高; 3. 当气流流经压气机级时,由于从外界接受了压缩轴功 , 提高了气体的焓值 i,与此同时,工质的状态参数P,v,T 发生了变化。
根据动量原理: 外界通过工作叶轮对气体施加的理论 的表达式为: ⊿h=u⊿Wu 或表达为: ⊿h=( C22-C12 )/2 +(W12-W22)/2 即等于气流的绝对速度的动能与相对速度的动能的变 化的总和。
压气机级中热力学参数的变化情况
基元级的压缩功
从热力学第一定律,即从能量守恒与 转化的角度来研究轴流式压气机的压缩 过程,它可揭示出在气体的压缩过程中, 各种能量之间的转化规律,与气体状态 参数之间的关系以及各种压缩功。 实际上,气体在压气机级中的压缩过程, 是与其顺序流过动叶栅和静叶栅时状态 参数的变化密切相关的。