第七讲离心式压气机.ppt

第三章 压气机 主要内容 第3.1节 离心式压气机 第3.2节 轴流式压气机 3.2.1 轴流式压气机的组成 3.2.2 基元级的工作原理 3.2.3 轴流式压气机的叶栅特性 3.2.4 轴流式压气机级的工作原理 3.2.5 多级轴流式压气机 3.2.6 轴流式压气机的参数 3.2.7 压气机的流量特性 3.2.8 压气机的喘振 压气机主要功用 对流过它的空气进行压缩, 提高空气的压力, 为燃气膨胀作功创造条件, 以改善发动机的经济性, 增大发动机的推力 提高空气压力的方法 利用高速旋转的叶片对空气作功, 将功转变为压力位能和内能 压气机分类 分为离心式压气机和轴流式压气机 第4.1节 离心式压气机 定义： 空气在工作叶轮内沿远离叶轮旋转中心的方向流动 离心式压气机的组成 由进气装置, 工作叶轮, 扩压器, 集气管等部分组成 叶轮和扩压器是其中两个主要部件 图4－1 离心式压气机 典型的离心式压气机 4.1.1 离心式压气机的组成 进气装置 安装在叶轮的进口处，其通道是收敛形的 功用 使气流拐弯并以一定方向均匀进入工作叶轮, 以减小流动损失 此过程中气流加速，防止出现拐弯分离流 气流参数变化 空气在流过它时速度增大,而压力和温度下降 图4－2 进气装置 4.1.1 离心式压气机的组成 工作叶轮 高速旋转的部件 工作叶轮上叶片间的通道是扩张形的 空气在流过它时, 对空气作功, 加速空气的流速, 同时提高空气的压力 从结构上叶轮分单面叶轮和双面叶轮两种 两面进气,这样可以增大进气量 对于平衡作用在轴承上的轴向力也有好处 两级单面叶轮离心式压气机 双轴涡轴发动机 扩压器 位于叶轮的出口处 其通道是扩张形的 空气在流过它时, 速度下降, 压力和温度都上升 集气管 使气流变为轴向, 将空气引入燃烧室 离心压气机中的压力和速度变化 离心式压气机的主要优点 单级增压比高 一级的增压比可达4:1－5:1, 甚至更高 同时离心式压气机稳定的工作范围宽 结构简单可靠 重量轻, 所需要的起动功率小 主要缺点 但它的流动损失大, 尤其是级间损失更大, 不适于用多级, 最多两级 效率较低, 一般离心式压气机的效率最高只有83％－85％, 甚至不到80％ 单位面积的流通能力低, 故迎风面积大, 阻力大 4.1.2 空气在离心式压气机中的流动 空气在导流器中的流动 单面进气的离心式压气机叶轮的进口直接与进气道的出口相接 双面进气离心式压气机的进气装置一般由预旋片和分气盆构成 预旋片的作用在于造成工作轮进口有一定规律的气流切向速度分布 分气盆的作用则在于将经过预旋片的空气分为数层,以便将空气较均匀地充满工作轮叶片的进口 进气装置中的流道做成略有收敛,使空气经过它后,速度略有增大，以减少流动损失 图4－5 双面离心式压气机进气装置 气体经过工作叶轮的扩压 离心式压气机静压增加主要在工作叶轮中实现，增压比为2.5-3.0 工作叶轮通道并不是设计成扩张形的 除了在导风轮中的变化之外, 在叶轮中的变化不大 气体增压主要靠离心增压实现 由于离心力作用，叶轮外径处压强比内径大的多 总之，气体增压有两方面因素 相对速度的变化 圆周速度的变化（占据主导地位） 空气在扩压器中的流动 空气离开工作叶轮时,相对速度并不高,而绝对速度还是很高的,一般相应的马赫数为1.1～1.2。因此要有扩压器使空气的静压进一步提高。 离心式压气机的扩压器一般由缝隙扩压器和叶片扩压器两部分组成。 空气在集气管中的流动中 空气从叶片式扩压器流出之后,流入集气管 集气管与燃烧室相连,它的作用除了把空气导入燃烧室之外,还使气流速度继续降低,进一步提高压力。 为了缩小径向尺寸,常把扩压器和集气管统一在一起,气流在拐弯中一边扩压,一边转为轴向。 第4.1节 离心式压气机 离心式压气机的特点及应用 与轴流压气机相比具有迎风面积尺寸大、效率低的特点 不宜用于高速飞行的大推力发动机上 具有特性平缓、结构简单、工艺性好等优点 在早期中小推力发动机以及近期小型发动机上得到了应用 早期离心式压气机单级增压比为3.0-4.5，效率为0.75-0.78 60年代借助于数值流场计算技术使增压比达到6-8 组合压气机（前面加上1-2级超跨音速轴流压气机），应用于性能良好的小型风扇发动机