48. Распределение параметров потока по длине ступени в активных и реактивных ступенях.

Рассмотрим особенности работы активной ступени ОК, в которой .

Пусть для простоты величина предварительной закрутки отсутствует, тогда из (2.18) следует, что . Кроме того, учитывая, что и , получим схему ступени ОК и план скоростей для случая (рис 2,8).

Для того, чтобы реализовать условие , межло­паточные каналы РК имеют одинаковое сечение (см. рис. 2.8, а), поэтому вся удельная работа тратится на повышение .

Работа сжатия в этом случае происходит только в НА, т.е. поэтому межлопаточные каналы НА выполнены с высокой сте­пенью диффузорности, а лопатки характеризуются относительно протяжённой и тонкой входной кромкой.

На рис. 2.8, б приведена схема изменения статического и полного давлений в ступени с . В этой связи следует еще раз подчеркнуть, что - возрастает лишь в том лопа­точном венце, в котором подводится (см. разд. 1.11). Поэто­му, несмотря на то, что в РК ступени с величины одинаковы, полное давление выше давления . В решётке же НА имеет место соотношение , так как часть энергии расходуется на преодоление сил трения .

Рассмотрим теперь работу ступени ОК, в которой (рис. 2.9).

Работа сжатия в этой ступени происходит только в РК, т.е.

откуда

В то же время

и, следовательно, . Для реализации этих условий меж­лопаточные каналы РК выполняются с большой степенью диффузорности; межлопаточные каналы НА выполняют лишь пово­ротную функцию, поэтому площадь их остается неизменной ( см. рис. 2.9,а). Естественно, что статическое и полное давления в РК возрастают ; в НА статическое давление не меняет­ся ( , см. рис. 2.9, б), а полное даже несколько падает так как в реальном процессе .

Для построения плана скоростей ступени ОК при проанализируем выражения (2.18) и (2.19). Из (2.18) следует, что для должно выполняться условие: . Из (2.19) вытекает, что при закрутка . Значит, в ступе­ни с должна быть предварительная закрутка потока ., направленная против вращения РК. Этому условию соответству­ет план скоростей, приведённый на рис. 2.9, в.

Рассмотрим теперь реактивную ступень ОК, у которой .

Как следует из определения самой степени реактивности, в этом случае

или, с учетом (1.30),

Тогда получим, что для ступени ОК с имеют ме­сто соотношения . Если предположить, что предварительная закрутка потока отсутствует , то план скоростей ступени примет вид, изображенный на рис. 2.10. Нетрудно видеть, что в этом случае

Анализ плана скоростей пока­зывает, что при величины более умеренные, чем в предыдущих случаях. Следовательно, в лопаточных венцах ступени с более умеренные уровни потерь энергии и более высокий КПД вцелом.

Рассматриваемая ступень имеет преимущества и с конст­руктивной точки зрения: в силу равенства величин и , на лопаточных венцах РК и НА возникают одинаковые усилия со стороны газа, что очень важно для обеспечения вибрационной прочности. Кроме того, равенство углов и , а также и способствует проектированию однотипных (а значит и техноло­гичных) лопаточных венцов как для РК, так и НА.

Однако реализация плана скоростей, изображённого на рис. 2.10, сопряжена с трудностями. Дело в том, что угол пово­рота потока при может превышать , значение которого лежит в пределах 20...30° (см. разд. 1.13). По­этому для снижения величины приходится уменьшать ок­ружную скорость , но тогда падает значение , а следователь­но и . Поэтому представляет интерес изучение возможности проектирования ступеней ОК, у которых , , а и сохраняют достаточно высокие значения.