Что такое каскад компрессора

каскад компрессора (турбины)

каскад компрессора (турбины)
Одна ступень или группа ступеней компрессора (турбины) ГТД, установленных на одном валу.
[ГОСТ 23851-79]

Тематики

Смотреть что такое «каскад компрессора (турбины)» в других словарях:

Каскад компрессора (турбины) — 47. Каскад компрессора (турбины) E. Compressor (turbine) spool F. Corps du compresseur (de la turbine) Одна ступень или группа ступеней компрессора (турбины) ГТД, установленных на одном валу Источник: ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

КАСКАД — (1) искусственный или естественный поток, спадающий по ряду уступов; (2) группа последовательно соединённых однотипных устройств, сооружений, напр.: а) К. гидроэлектростанций группа ГЭС, расположенных по течению реки на некотором расстоянии друг… … Большая политехническая энциклопедия

ГОСТ 23851-79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения оригинал документа: 293. Аварийное выключение ГТД Аварийное выключение Ндп. Аварийное отключение ГТД D. Notausschaltung Е. Emergency shutdown F. Arrêt urgent… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

компрессор — Рис. 1. Осевой компрессор двухконтурного ТРД. компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной… … Энциклопедия «Авиация»

компрессор — Рис. 1. Осевой компрессор двухконтурного ТРД. компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной… … Энциклопедия «Авиация»

компрессор — Рис. 1. Осевой компрессор двухконтурного ТРД. компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной… … Энциклопедия «Авиация»

компрессор — Рис. 1. Осевой компрессор двухконтурного ТРД. компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной… … Энциклопедия «Авиация»

Компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой) до 40% (турбореактивного двигателя) массы газотурбинного двигателя. Степень… … Энциклопедия техники

Авиадвигатель (компания) — У этого термина существуют и другие значения, см. Авиадвигатель. ОАО «Авиадвигатель» Тип … Википедия

СТУПЕНЬ — (1) часть компрессора, турбины, совокупность устройств тепловых машин и двигателей, обеспечивающие требуемый уровень перепада давления, развития скорости, передачи мощности и т. п.; (2) С. ракеты отделяемая часть многоступенчатой (см.),… … Большая политехническая энциклопедия

Источник

Каскад компрессора (турбины)

47. Каскад компрессора (турбины)

E. Compressor (turbine) spool

F. Corps du compresseur (de la turbine)

Одна ступень или группа ступеней компрессора (турбины) ГТД, установленных на одном валу

Смотреть что такое «Каскад компрессора (турбины)» в других словарях:

каскад компрессора (турбины) — Одна ступень или группа ступеней компрессора (турбины) ГТД, установленных на одном валу. [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов EN compressor (turbine) spool FR corps du compresseur (de la turbine) … Справочник технического переводчика

КАСКАД — (1) искусственный или естественный поток, спадающий по ряду уступов; (2) группа последовательно соединённых однотипных устройств, сооружений, напр.: а) К. гидроэлектростанций группа ГЭС, расположенных по течению реки на некотором расстоянии друг… … Большая политехническая энциклопедия

ГОСТ 23851-79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения оригинал документа: 293. Аварийное выключение ГТД Аварийное выключение Ндп. Аварийное отключение ГТД D. Notausschaltung Е. Emergency shutdown F. Arrêt urgent… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

компрессор — Рис. 1. Осевой компрессор двухконтурного ТРД. компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной… … Энциклопедия «Авиация»

компрессор — Рис. 1. Осевой компрессор двухконтурного ТРД. компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной… … Энциклопедия «Авиация»

компрессор — Рис. 1. Осевой компрессор двухконтурного ТРД. компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной… … Энциклопедия «Авиация»

компрессор — Рис. 1. Осевой компрессор двухконтурного ТРД. компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной… … Энциклопедия «Авиация»

Компрессор газотурбинного двигателя — узел газотурбинного двигателя, служащий для повышения давления воздуха. Масса К. составляет от 25 (турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой) до 40% (турбореактивного двигателя) массы газотурбинного двигателя. Степень… … Энциклопедия техники

Авиадвигатель (компания) — У этого термина существуют и другие значения, см. Авиадвигатель. ОАО «Авиадвигатель» Тип … Википедия

СТУПЕНЬ — (1) часть компрессора, турбины, совокупность устройств тепловых машин и двигателей, обеспечивающие требуемый уровень перепада давления, развития скорости, передачи мощности и т. п.; (2) С. ракеты отделяемая часть многоступенчатой (см.),… … Большая политехническая энциклопедия

Источник

Многокаскадный компрессор

Каскадом компрессора называется группа ступеней, установленных на одном валу и приводимых отдельной турбиной. Идея разделения компрессора на стоящие друг за другом каскады сводится к следующему: компрессор с высоким расчетным значением степени сжатия разделяется на группы ступеней со значительно меньшей величиной степени сжатия и соответственно с меньшим возможным рассогласованием ступеней в пределах каждой из них; при этом рассогласование ступеней, находящихся в разных каскадах может быть уменьшено за счет естественного или принудительного изменения соотношения частот вращения каскадов при изменении общей степени повышения давления. Чем больше число каскадов, тем большим может быть и достигаемый эффект.

Установлено, что при изменении только давления воздуха на входе в компрессор в широких пределах давления во всех других его сечениях изменяются пропорционально давлению на входе, а температуры и числа М потока газа, обтекающего лопатки, остаются неизменными. В этом случае степень сжатия и КПД компрессора не изменяются, а расход воздуха изменяется пропорционально изменению давления, т.е. плотности воздуха на входе.

Изменение температуры воздуха на входе в компрессор приводит не только к изменению расхода воздуха, но также к изменению степени сжатия и КПД компрессора. Так, например, при уменьшении температуры воздуха на входе в компрессор массовый расход воздуха и степень повышения давления возрастают. Рост расхода воздуха при уменьшении температуры на входе в компрессор обусловлен увеличением плотности воздуха. Повышение степени сжатия компрессора является следствием того, что для сжатия более холодного воздуха при неизменном значении степени сжатия нужно было бы затрачивать меньшую работу (из-за меньшего значения его удельного объема). Но работа, затрачиваемая на вращение компрессора, при постоянной частоте вращения от внешних условий зависит слабо. Поэтому более холодный воздух может быть сжат до более высокого давления, что и влечет за собой возрастание степени сжатия при уменьшении температуры.

Увеличение в ограниченных пределах окружной скорости в последующих ступенях компрессора хотя и повысит скорость воздуха, но из-за увеличения скорости звука число Маха останется на допустимом уровне. В конечном счете, это позволит подвести большую работу к ступени и получить большую степень повышения давления. Поэтому компрессоры ГТД с большой напорностью делают многокаскадными, с приводом каждого каскада от отдельной турбины (отдельного каскада турбины).

В многокаскадных компрессорах частота вращения каждого последующего каскада больше предыдущего. Увеличение числа каскадов усложняет конструкцию компрессора и увеличивает его массу, поэтому в современных компрессорах число каскадов не превышает трех.

5). Примеры характеристик компрессоров.

Зависимость степени сжатия компрессора от расхода воздуха при постоянной приведенной частоте вращения называется напорной кривой.

Характеристики компрессора представляют обычно в виде

Рис.6.15. Характеристики компрессора средней напорности.

1 – рабочая точка; 2 – граница газодинамической устойчивости;
3 – линия рабочих режимов; 4 – напорные ветви (линии постоянной приведенной частоты вращения).

Положение линии рабочих режимов относительно границы газодинамической устойчивости задается коэффициентом устойчивости

или запасом устойчивости

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Легких каскадов не бывает

Эта статья рассказывает о работе, которой я занимался в течение последнего года. Работа, как мне в начале казалась, простая и легкая. Но… Не все так просто, как кажется на первый взгляд.

Теория

реклама

Схема 1. Каскадная машина

реклама

Цитата из учебника: «Простейшая каскадная машина (схема 1) состоит из двух одноступенчатых машин, называемых верхней и нижней ветвью каскада. Нижняя ветвь каскада отнимает тепло у потребителя холода и работает на агенте высокого давления, а верхняя, работающая на агенте, применяемом для умеренных температур, охлаждает конденсатор нижней ветви»

А теперь подробнее. Верхняя (по температурной шкале) ступень каскада состоит из компрессора, конденсатора, ресивера, смотрового стекла, фильтра, ТРВ и испарителя-конденсатора. Испаритель верхней ступени и конденсатор нижней объединяют в одно устройство – теплообменник. Назначение компрессора и конденсатора мы рассматривать не будем. Оно изложено выше. Идем дальше – ресивер.

Заумно и непонятно? Можно проще. Ресивер необходим для стабильной работы ТРВ. Для того, чтобы ТРВ работал нормально, необходимо подавать ему на вход жидкий хладагент, не содержащий паров. А запас этого жидкого хладагента и обеспечивает ресивер.

Проконтролировать то, что на ТРВ поступает жидкость без пузырьков газа можно через смотровое стекло.

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) является наиболее распространенным устройством регулирования подачи хладагента в испарители холодильных установок. ТРВ представляет из себя устройство с высоким гидравлическим сопротивлением, способное менять свое проходное сечение и, таким образом, регулировать количество поступающего в систему хладагента и его давление.

В этом случае используется ТРВ с термобаллоном. Помимо пружины, в нем на иглу действует сила, создаваемая давлением паров в термобаллоне, которая зависит от температуры баллона. Разместив баллон на выходе испарителя можно получить постоянную степень перегрева рабочего тела. И у нас не будет ни перелива хладагента в испаритель, ни его недостатка при резком повышении нагрузки.

Теплообменник (ТО). Это устройство является испарителем верхней и конденсатором нижней ступени каскада одновременно.

Теперь рассмотрим нижнюю ступень каскада. Компрессор сжимает низкотемпературный фреон, который поступает в предохладитель. Предохладитель представляет из себя обычный конденсатор небольшой мощности. Служит для предварительного охлаждения паров фреона, перед поступлением их в теплообменник. Он снижает нагрузку на верхнюю ступень каскада. Охлажденные пары фреона поступают в маслоотделитель.

После маслоотделителя поток разделяется на две магистрали – линию возврата масла в компрессор и поток паров фреона, идущих в теплообменник.

На линию возврата масла ставится смотровое стекло и вентиль. С помощью вентиля масло, скопившееся в маслоотделителе, сливается обратно в компрессор. А контролировать этот процесс можно по смотровому стеклу. Для уменьшения скачков давления в системе в магистраль лучше впаять кусок капиллярной трубки.

А теперь про линию, идущую в теплообменник. В ТО пары конденсируются и поступают через фильтр на дроссель. Теплообменник можно изготовить самостоятельно, или приобрести готовый.

После ТО фреон поступает в дроссель, а затем в испаритель, где хладагент кипит (испаряется) при пониженном давлении. Необходимая для кипения теплота отнимается от охлаждаемого объекта. После чего пары фреона возвращаются в компрессор.

реклама

Вот так, все вроде просто и понятно. Так поначалу показалось и мне. Было даже удивительно, почему у российских оверклокеров каскадные машины можно пересчитать по пальцам одной руки. Очень захотелось самому построить подобную машину.

Но, хватит слов, пора переходить к делу.

Подбор комплектующих

реклама

Компрессоры

Вообще из практики каскадостроителей установлено, что мощности компрессора верхней ступени много никогда не бывает. Поэтому лучше было бы взять более мощный компрессор, с объемом цилиндра более 26-ти кубиков. Но с повышением мощности значительно возрастает цена. Еще очень хороший вариант – использование роторных компрессоров. Но там свои сложности.

Выход из ситуации предложил Boud. Он посоветовал поставить в нижнюю ступень расширительную емкость.

реклама

Принцип работы такой. После запуска, когда верхняя ступень охладила ТО, закрывается вентиль 2 и 3. Вентиль 1 открыт. Запускаем нижнюю ступень. Компрессор включается. Начинаем понемногу заполнять нижний контур 23-м из расширительной емкости. Порциями. Открывая и закрывая вентиль 3. Для более плавного пуска в магистраль лучше впаять кусок капилляра, длиной 30-40 см. Чем длиннее капилляр, тем более плавно происходит пуск. В этом случае будет достаточно мощности относительно небольшого компрессора. Низкотемпературный фреон охлаждается постепенно. Поэтому и снижаются требования к мощности компрессора.

Расширительная емкость полезна еще и для снижения стояночного давления. При выключении каскада возможно значительное повышение давления в нижней ступени, т.к. когда машина не работает, температура всех ее частей выравнивается с температурой окружающей среды. А как мы знаем, при температуре +25 давление насыщенных паров фреона 23 составляет 47,3 атм. Что немало. Тот же сильфон, используемый для всасывающей трубки, сертифицирован на давление до 16-ти атм. Так что может произойти грандиозный «пиф-паф», чего естественно не хочется.

Для предотвращения этого и подключают к системе сосуд, называемый расширительной емкостью. Объем же рассчитывается так, чтобы при остановке машины весь агент высокого давления превратился в пар, давление которого при этом не превысило бы расчетного давления всей остальной аппаратуры.

реклама

Так же если понадобится что-то переделать в системе, низкотемпературный хладагент можно закачать в расширительную емкость, отсечь ее от остального контура вентилями. И спокойно работать. Большая часть дефицитного и дорогостоящего хладагента сохранится. Работает это так. Выключаем верхнюю ступень каскада. Низкотемпературный фреон больше не конденсируется, а только испаряется. Закрываем вентиль 1 (см.схему 2) и вентиль 3. А вентиль 2 открываем. Компрессор закачивает хладагент в емкость. Проконтролировав давления в контуре по манометрам, закрываем вентиль 2 и выключаем компрессор нижней ветви. Каскад выключен. Большая часть низкотемпературного фреона в закрытой емкости.

Громоздкость расширительной емкости окупается полностью гарантированной защитой от высокого давления. Под такую емкость, в моем случае, идеально подходит пустой баллон из-под 22-го или 404-го фреона. Желательно без обратного клапана. Обратный клапан стоит в кранике баллона. Он не даст закачивать в нее газ. Гарантия, что в баллон не попадет другой фреон. Баллон получается как бы одноразовый. Но китайские производители обычно «забывают» его ставить.

В этот баллон впаивается несколько штуцеров. Сколько? Зависит от схемы включения емкости.

Итак, исходя из вышеизложенного, были выбраны и приобретены два компрессора:

реклама

Компрессор для нижней ступени надо выбирать по совместимости масла с низкотемпературным фреоном. Самое универсальное масло: POE (Polyol Ester). Это все компрессоры, рассчитанные на фреон R-404.

Конденсатор

реклама

В рабочем режиме верхней ступени достаточно конденсатора мощностью 1 кВт. Но при старте потребуется отвести до двух киловатт. Я приобрел BC218W075(2168) производительностью Q – 1900 Bт.

Предохладитель LU-VE 800 Вт. Мощность предохладителя я не выбирал. Такой у меня был в наличии.

Ресивер

Так же для стабильной работы ТРВ в верхнюю ступень необходимо поставить ресивер. Ресивер, это сосуд для хранения жидкого рабочего тела под высоким давлением перед подачей его к устройству понижения давления.

Предназначен для хранения основного запаса рабочего тепла и излишков рабочего тепла, выведенных из области конденсации, низкого давления и обратного потока в связи с изменением режима работы установки.

Объем его должен быть больше объема жидкостной линии после ТРВ/капилляра. Для теплообменников это весьма важно, но, в этом случае, проще взять ресивер заведомо чуть большего объема и не заправлять его по максимуму. У меня стоит BC-RV- 1,2L.

Смотровое стекло

Смотровое стекло желательно поставить после ресивера. По нему удобно будет контролировать заправку и степень конденсации верхнего контура. Так же смотровое стекло ставится на магистраль, возвращающую масло в компрессор после маслоотделителя нижнего контура.

Фильтры

Фильтр в верхнюю ступень вполне подойдет «карандашного» типа. Но, желательно, побольше. В нижнюю же лучше поставить более серьезный прибор. Нижняя ступень намного чувствительнее к наличию влаги в системе.

Манометры

Для контроля работы каскада желательно предусмотреть стационарно установленные манометры.

Переходник накручивается на манометр с лентой ФУМ. Мотать надо немного, пару витков. Манометры можно подключить через капилляр. Капилляр даже улучшает показания манометров, т.к. они становятся более инерционными и на нагнетании, если манометр не глицериновый, пропадает дрожание.

Современные ТРВ состоят как бы из двух частей. Собственно самого ТРВ и клапанного узла. Другое название дюза, вставка. Эта вставка и определяет мощность ТРВ. Находится под нижней (см. фото) гайкой.

У меня стоит вставка 001. 3,2 кВт для R-22, при Ткип.-50С, Т конд.+400С. На первый взгляд может показаться, что она несколько великовата, но этот запас мощности очень пригодится при пуске каскада. К тому же более мощные ТРВ лучше работают при меньшей мощности, чем более слабые ТРВ, работающие на превышающей номинал мощности.

Источник

Основные параметры многоступенчатого компрессора (каскада) и их связь с параметрами ступеней

Как отмечалось в главе 3, многоступенчатый осевой компрессор состоит из ротора, представляющего собой несколько рабочих колес, получающих вращение от одного вала, и статора, состоящего, в свою очередь, из нескольких венцов лопаток направляющих аппаратов, закрепленных в общем корпусе. Пример одного из возможных вариантов конструктивного выполнения ротора и статора осевого компрессора показан на рис. 4.1. В ряде случаев компрессор конструктивно разбивается на две-три расположенных друг за другом группы ступеней (два-три каскада), которые приводятся во вращение отдельными турбинами. В дальнейшем в этой главе будут рассматриваться одновальные (однокаскадные) компрессоры (с необходимыми оговорками).

Процесс сжатия воздуха в многокаскадном компрессоре сводится к последовательно протекающим процессам сжатия в его каскадах.

На рис. 4.2 приведена схема (разрез) многоступенчатого осевого компрес­сора с указанием обозначений характерных сечений проточной ча­сти, которые будут использованы в дальнейшем. Здесь в — сечение на входе в компрессор; к — сечение на выходе из компрессора; I, II, III, …, i, …, z — сечения на входе в первую, вторую, третью, i –тую и последнюю ступени. Сечение в располагается перед входным направляющим аппаратом (ВНА) или перед рабочим колесом первой ступени, если ВНА отсутствует (в последнем случае сечение в совпадает с сече­нием I). Сечение к располагается на выходе из последней ступени. В этом сечении воздушный поток обычно не имеет значительной окружной составляющей скорости, так как это могло бы привести к увеличению потерь в установленных за компрессором элементах воздушного тракта двигателя (вследствие потери кинетической энергии этой составляющей из за её затухания под действием сил вязкости). В некоторых компрессорах для уменьшения этих потерь при спрямлении потока на выходе дополни­тельно устанавливается еще один направляющий («спрямляющий») аппарат. В этом случае сечение к располагается за этим аппаратом.

Все параметры, относящиеся к произвольно взятой ступени ком­прессора, будут снабжаться индексом «i«. Число ступеней будем обозначать символом z. В авиационных ГТД в большинстве случаев применяются осевые компрессоры с числом ступеней от 4-х до 10-ти. Вентиляторы двухкон­турных ТРД имеют обычно от одной до четырех ступеней.

Основными параметрами многоступенчатого компрессора (большинство которых аналогично параметрам ступени) являются следующие.

а) Степень повышения давления

; (3.1)

б) Адиабатная работа сжатия (повышения давления)

; (3.2)

в) Работа, затрачиваемая на вращение ротора компрессора

;(3.3)

,(3.4)

который с учетом формул (3.1) и (3.2) может быть записан как

,(3.5)

где обозначено и . (Как и в ступени компрессора, этот КПД учитывает снижение по сравнению с работой , затраченной на вращение компрессора, из за наличия гидравлических потерь).

д) Средний коэффициент нагрузки ступеней компрессора ,равный (по аналогии с коэффициентом нагрузки ступени)

;(3.6)

е) Расход воздуха через компрессор G_в;

Последний параметр указывается для расчетных условий работы компрессора и определяется параметрами его первой ступени. Из формулы (1.5) следует, что расход воздуха через сечение в равен

, где ,

причем для воздуха , а расчетными условиями на входе в компрессор обычно считаются:

мм рт. ст. = 101300 Па и 288 К (+15 о С).

(3.7)

У современных авиационных компрессоров в первой ступени достигает значений 0,85 … 0,9 при = 0,3 … 0,4 и тогда величина достигает 170 … 190 .

Рассмотрим далее взаимосвязь между основными параметрами компрессора (каскада) и параметрами входящих в него ступенейпри условии, что расход воздуха через все ступени одинаков.

а). Степень повышения давления воздуха в компрессоре, очевидно, равна произведению степеней повышения давления во всех его ступенях

. (3.8)

б). Работа, затрачиваемая на вращение вала компрессора, равна сумме работ вращения его ступеней

. (3.9)

в). КПД компрессора связан с КПД его ступеней следующим образом:

так как согласно (3.4) и (3.11) и , то в соответствии с (3.9)

,

. (3.10)

Если КПД всех ступеней принять одинаковым и равным некоторому среднему их значению , то в соответствии с (3.10)

. (3.11)

Из формулы (3.11) следует, что КПД компрессора меньше среднего значения КПД его ступеней.

Этот результат является следствием теплового сопротивления в многоступенчатом компрессоре и связан с тем, что температура воздуха на входе в каждую по­следующую ступень оказывается выше, чем она была бы при отсут­ствии гидравлических потерь в предыдущей ступени. А это приводит к увеличению потребной работы сжа­тия воздуха в последующей ступени.

Приближенно связь между КПД компрессора и средним значением КПД его ступеней может быть определена с помощью формулы (вывод которой здесь не приводится)

. (3.12)

Дата добавления: 2018-05-10 ; просмотров: 1943 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник