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第二章 压气机,压气机的特点及应用； 轴流式压气机级、基元级的工作原理； 轴流式压气机中的能量损失； 多级压气机； 压气机变工况工作特性； 压气机喘振及防止方法。,2-1 轴流式压气机级的工作原理,一、 轴流式压气机 1、结构简介 2、轴流式压气机级 二、基元级及其速度三角形 1、基元级概念 2、基元级的速度三角形 气流速度在基元级内的变化规律 三、基元级内的能量转换 轴流式压气机级的工作原理,复习内容：,2,1,2,1,w1,w2,cx,c1,c2,u,u,叶栅额线,轴向分速度cx,气流转折角,稳定流动能量方程式（热焓形式） 伯努利方程（机械能形式） 欧拉方程（动量守恒）,0,在动叶栅中增加的动能， 在静叶栅中转变为气流静压,相当于在动叶栅中气流降速而提高的静压,应用于动叶栅(1-2),w2w1,p2p1,应用于静叶栅(2-3),c3c2,p3p2,压气机级的工作原理 (基元级内的工作过程),动叶栅（工作叶轮）将外界输入的机械功L加给了气体； 气体流过动叶栅时，将这机械功的一部分转变为气体的压力能，使气体压力升高（相对速度w降低！）；将另一部分变为气体的动能，使气体流出动叶栅时绝对速度增加。 然后气体继续流入静叶栅，将这部分动能又转变为气体的压力能。 从而通过整个基元级以后，气体的压力升高了！,基元级的速度,2,1,2,1,w1,w2,cx,c1,c2,u,u,叶栅额线,轴向分速度cx,气流转折角,wu,cu,c1u,c2u,w2u,w1u,u1=u2= u,本次课内容,2-1 轴流式压气机级的工作原理 四、基元级内气体压缩过程的图示 五、基元级的反力度和预旋 1、反力度 2、预旋 3、典型基元级举例 六、基元级的性能参数 2-3 轴流式压气机中的能量损失,四、基元级内气体压缩过程的图示,将基元级内气体压缩过程，表示在p-v图、i-s图上，具有直观、明了的优点。,n值越大，说明实际不可逆程度越大。,p-v图,动叶 1-2 静叶 2-3,9个重要点： 1，2，3； 1*，2*，3*； 2s，3s，2s*。 6条斜线： p1，p2，p3； p1*，p2*，p3*。,等熵压缩1-2s-3s，i3s*=i2s*，Ls=i2s*- i1*,L= i3*-i1*= i2*-i1* L=(c22-c12)/2+ (w12-w22)/2,理论 耗功,五、基元级的反力度和预旋,1、反力度 不同结构的压气机，在动叶栅和静叶栅中静压升高的比例不同。 定义：气流在动叶栅中的实际静焓增量与基元级的滞止焓增量之比，即 物理含义：外界加给气体的机械能，有多少是在动叶栅中转变成气体的压力能（静压）。 热力学反力度用热力学参数表示,运动反力度：用运动参数表示,c2,c1,cx,c1u,c2u,cu,热力学反力度,2、预旋,气流进入动叶栅前具有的预先旋转。 反力度计算公式中的c1u，表示气流进入基元级前周向分速度的大小。 c1u = c1xctg1 若气流角10。 若气流角190，预旋方向与工作轮的旋转方向相反，叫负预旋，即c1u与u方向相反，c1u0。 若气流角1=90，预旋方向与工作轮的旋转方向垂直，叫轴向进气，即c1u=0, c1=c1x。,常用,预选大小，由前一级静叶栅的出口角保证； 若为第一个压气机级，则由进口导流叶片保证。,3、典型基元级举例,由反力度的计算公式可知，速度三角形一定时，反力度就确定了；反之，一定的反力度也对应于一定的速度三角形，即对应一定的叶栅通道形状。 反力度的范围：0 c 1。 （1）反力度c=0 速度三角形的特点：,动叶间通道是等截面的 动叶栅没有扩压任务,能量转换的特点： c=0时，气流在动叶栅中获得的轮周功，全部转化为动叶的动能；在静叶栅将这些动能完全转化为压能。,静压升高全部在静叶栅进行，称为冲动式压气机级。 缺点：静叶负荷过大，能损增大。一般轴流压气机不采用。,（2）反力度c=0.5,速度三角形的特点：,动叶栅进出口的速度三角形是完全对称的。 此时动叶、静叶的通道形状均匀渐扩且完全相同。,c=0.5时能量转换的特点： 工作叶轮加给气体的机械功中，在动叶栅中用来提高静压和增加动能的量是相等的； 这部分动能又在静叶栅内转化为压力能。,动叶栅和静叶栅的增压能力各占一半。 c=0.5的基元级在轴流压气机常被采用。,（3）反力度c=1,速度三角形的特点：,c=1时，静叶栅无扩压任务。静叶栅的通道是等截面的。,c=1时能量转换的特点： 静压力的升高全部在动叶栅中获得。 气流在静叶栅中仅改变方向而无扩压。,c=1的基元级常用在固定式压气机中。,实际压气机设计中， 一般采用c=0.50.8。,六、基元级的性能参数,直接反映压气机工作性能的参数：流量、压比、压缩功和效率。 1、流量 单位时间内流过基元级通流截面的的气体质量，用Gx表示，单位kg/s。 由连续性方程可知，流过压气机各截面的质量流量均相等，则 GxAxcx=(2RR)cx=常数 cx气流轴向分速度，代表压气机的流通能力， cx=80200m/s。,2、（级）压比,级的出口气流压力与其进口气流压力之比。 用静压力表示： 用滞止压力表示：,轴流级 st*=1.21.35 离心级 st*=46或更高,3、（级）压缩功,（1） 级的等熵压缩功Ls理想情况,若用滞止参数计算滞止等熵压缩功：,（2）级的多变压缩功Lp实际过程,滞止参数计算：,热阻功：实际压缩过程流动阻力损失对气体额外加热，使气体温度升高而增加的压缩功，用LR表示 。,热阻功 LR,4、基元级效率,用来表示能量转换过程的完善程度，有多种形式，如绝热效率、多变效率、内效率等。 绝热效率在气流进口参数相同、压比相等的条件下，等熵压缩功与外界输入给基元级的机械功之比。 用静参数表示： 用滞止参数表示：,二者相差不超过0.5%1%,(0.880.91),5、压气机级的参数,一个压气机级是由许多基元级沿半径方向叠加而成。 （1）压气机级的流量 等于各基元级流量之和，Gc=Gx （2）压气机级的功率 等于各基元级功率之和， Nc=GcLx 或 Nc=LxGx （3）压气机级的压比和效率 不能叠加求得，可取质量平均值，或取通流部分平均半径处基元级的压比和效率。,下次课讲 2-3 轴流式压气机中的能量损失 2-4 多级压气机 2-5 压气机的特性,
