3.3.2. Параметры решетки и профиля

Основные параметры решетки и профиля показаны на рис. 3.8. Решетка характеризуется шириной 5, шагом I (при -г лопаток в ряду он равен πD/z), хордой b — отрезком прямой, соединяющей концы средней линии профиля у входной и выходной кромок (средняя линия — геометрическое место центров окружностей, впи­санных в профиль), густотой решетки b/t, относительной толщиной профиля с, удлинением лопаток h/b.

От густоты решетки зависит угол поворота потока в решетке, напорность и КПД ступени. Чем гуще решетка, тем на больший угол можно повернуть поток в решетке. Вместе с тем, при большой густоте растут потери на трение, что уменьшает КПД ступени. При больших b/t затруднительно размещать лопатки на диске особенно при малых относительных диаметрах втулки .

Удлинение лопаток определяет хорду и ширину решетки а, следовательно, длину и массу компрессора, причем увеличение удли­нения приводит к их уменьшению. Но с ростом h/b и уменьшением хорды растет число лопаток, их размещение на диске становится затруднительным.

Относительная толщина профиля должна быть по возможности! меньшей, лопатка должна иметь минимально возможную (по условиям прочности) относительную толщину профиля, величина ее на наружном диаметре РК выбирается главным образом из технологических соображений.

Значения густоты решетки, удлинения и относительной толщи­ны профиля приведены в приложении 2.

Рис. З.в. Основные параметры профиля и решетки

Профиль в решетке характеризуется углами изгиба входной и выходной кромок x₁ и x₂, образованными касательными к средней линии в передней и задней кромках профиля и его хордой, β₁ и β₂ входным и выходным углами потока на входе в решетку и на вы­ходе из нее, образованными соответственно векторами скоростей ω₁ и ω₂ с фронтом решетки, и — входным и выходным уг­лами профиля, образованными соответствующими касательными к средней линии профиля в передней и задней кромках и фронтом решетки, углом изгиба средней линии профиля (для обеспечения плавного обтекания он должен быть не более 30 ... 40°), углом атаки (на рабочих режимах он близок к нулю) и углом отставания потока на выходе из решетки (обыч­но он составляет 4 ... 8°). Угол между хордой и фронтом решетки называется углом установки профиля .

Ширина решетки РК и HA определяются по известным величинам хорд РК и НА и углов установки лопаток РК и НА .

3.3.3. План скоростей ступени

Для характеристики течения воздуха в элементарной ступени используется план скоростей (рис. 3.9). Он представляет собой треугольники скоростей воздуха на входе в РК и на выходе из

н его, совмещенные в одной точ­ке. План скоростей изобража­ет векторы скоростей воздуха, обтекающего в абсолютном и относительном движении ре­шетки профилей РК на НА.

Осевые составляющие ско­ростей имеют на плане индек­сы а, а окружные индексы и; и — углы потока на входе, а и — углы потока на выходе из решетки, образован­ные соответственно векторами скоростей с фронтом решетки. Так как осевая составляющая меняется не сильно, принято что

Окружная составляющая абсолютной скорости перед РК называется предварительной закруткой. Она считается положи­тельной, если направлена в сторону вращения РК ( <90°), если >90°) — закрутка отрицательна.

При = 90° вектор c₁ направлен параллельно оси вращения РК, и = 0. В этом случае ступень называется ступенью с осевым входом.

Важными характеристиками течения воздуха в решетке явля­ются угол поворота потока (он изменяется в пределах 15 ... 25°) и закрутка воздуха в РК, определяемая как разность окружных составляющих скоростей воздуха на входе в РК и на выходе из него , от которой зависит работа, сообща­емая воздуху в ступени. Из плана скоростей видно, что закрутка в абсолютном движении равна закрутке в относительном дви­жении

Значение относительной скорости на входе в РК при данном угле а определяется значением окружной скорости на среднем диаметре . Величина ограничивается либо значением допусти­мых напряжений в лопатках, либо ограничениями по числу М на рабочих лопатках. Величина достигает значений = 300… 400 м/с (большая величина относится к сверхзвуковым ступе­ням) — см. приложение 2.

Осевая скорость воздуха на входе в РК и пропорциональная ей плотность тока , как видно из формулы (3.11), определяют значение расхода воздуха . Увеличение приводит к росту , достигающего максимального значения при , равной скорости звука . Но рост приводит к увеличению гидравличе­ских сопротивлений из-за увеличения и , поэтому ограни­чивается для дозвуковых ступеней значениями = 205...220 м/с, что соответствует =0,75...0,82. Для сверхзвуковых ступеней, = 210...230 м/с.