03轴流式压气机c结构解读

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风机与压缩机教材第十章轴流式压气机

风机与压缩机教材第十章轴流式压气机
ω = p1* − p2* p1* − p1
6,进出口马赫数 M w1 , M c1 ;
Δβ 与扭速 Δwu 有关:
Δ wu ca
=
w1u c1a
− w2u c2a
= ctgβ1 − ctgβ2
二,压气机叶栅的特征 在一定进气条件下,由风洞试验得到叶栅几何参数和气动参数之间关系,常用下面曲 线表示。
第十章 轴流式压气机 现代航空用燃气轮机中多用多级轴流式压气机。主要由于其效率高(>87%),通风面积 小,也可用于大流量工况下运行。其主要结构如图 1 所示,由导向器,轮盘,工作叶片,转 子轴,整流叶片和机壳组成。对于多级轴流压气机,每个级中的流动类似,工作原理相同, 所以可以针对一个级进行研究。在每个级中,可以认为外径和内径沿轴向变化很小,可以认 为气流是沿圆柱表面上的环形叶栅的流动。环形叶栅展开后,可以看成是平面叶栅。每组圆 柱面上的环形叶栅可以认为是一组压气机的基元级。从轮毂至轮缘无数多个基元级组成一个 工作机,即压气机的一级叶轮和整流器。 第一节基元级速度三角形 进口导向器
工作轮
整流器
图 10-1 轴流式压气机
图 10-2 基元级速度三角形 一般多级轴流压气机第一级装有导向器,导向器改变气流进入叶轮的流动方向,产生正
预旋式和反预旋式两种。因而使气流角α1 <900, c1 > c1a , c1u >0 为正预旋,c1u <0(-与 u
的方向相反时为反预选)。 由于气流流经压气机后,压力和密度逐渐增加,由连续方程可知,当叶片高度不变时,
沿着叶高方向随 r 的加大,α1
= arctg
c1a c1u
加大, β1
=
arctg
c1a u1 − c1u

03轴流式压气机c结构

03轴流式压气机c结构
9 09:46:14
§3.3.1 压气机的通流部分型式
压气机的通流部分型式
(3)等平均直径:等平均直径的级数及效率介于两 者之间。
10
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§3.3.1 压气机的通流部分型式
压气机的通流部分型式
(4)混合型:在大流量、高压比的压气机中,
采用组合型的通流形式。
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§3.3.2 压气机的静子
38 09:46:14
① 中心拉杆转子
中心拉杆转子若靠摩擦力传扭,每个轮 盘之间还需装有销钉。当运行中轮盘万一松 动,销钉将起保险作用而防止轮盘之间产生 相对滑移,以保证安全运行。而当转子拆开 后复装时,销钉可使各轮盘之间的周向相对 位臵保持原状。因此,中心拉杆转子除端面 齿式外,各轮盘之间都装有销钉。
(1)等外径: 等外径的优点是平均直径逐级增 大,即圆周速度逐级增大,故级的平均作功量 大于等内径的而使级数较少,其次是气缸平直 且 Nhomakorabea于加工。
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§3.3.1 压气机的通流部分型式
压气机的通流部分型式
(2)等内径: 等内径的优点是末级平均直径小而使 叶片高,有利于压气机效率的提高,还易于把通流 部分分为几个级组,每个级组设计成同一叶型以便 加工。
第三章 轴流式压气机原理和结构
第三节 轴流压气机的结构
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1
轴流式压气机原理和结构
轴流式压气机的工作原理 压气机的特性曲线 压气机的喘振及防喘措施 轴流式压气机的结构
2
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§3.3
轴流式压气机的结构
压气机是工作在300 — 550℃之间的 高速转动部件,由于该工作温度不 太高,结构设计时主要考虑作用在 压气机上的各种机械力。压气机在 结构上应满足强度和刚度要求。

轴流式压气机转子的组成

轴流式压气机转子的组成

轴流式压气机转子的组成一、转子是什么?咋一听“转子”两个字,感觉好像是某种高科技产品的名字是不是?这玩意儿就像是一个大风车,不过它不在田野里,而是在飞机、发电机等一些机器里,负责把空气“捉住”,然后转化成能量。

简而言之,转子就是压气机里不停转动、带动气流的部分。

它看起来好像不值一提,但你要是了解它的工作原理和作用,就会发现它其实是整个压气机的“心脏”!没它,压气机就像没了动力的小汽车,根本无法运作。

别看它一开始就是个“空气搬运工”,它的工作量可是惊人的!转子有个最基本的任务——吸气、压缩、再喷出。

你可以想象它就像一台不断在吸气的吸尘器,一口气吞掉大量空气,然后把这些空气压缩到一个小小的空间里,最后以极高的速度喷射出去。

大到飞机,小到一些现代化的工厂,少了转子的帮助,那可是寸步难行。

二、转子的组成结构说到转子的结构,那就像拆开一个复杂的机械玩具,里面的每一个零件都精巧得让人叹为观止。

最常见的转子结构里,肯定少不了“叶片”。

这些叶片就像转子的手臂,张开时能抓住空气,转动时能把空气送出去。

可别小看这些叶片,它们是精密设计过的,每一片都必须经过严格的测试,确保不管在高速旋转还是高温高压的环境下,它们都能稳稳当当,安安稳稳地干活。

转子转得那叫一个快,每秒钟可得上千转!这样一来,空气得在转子叶片的引导下,产生巨大的动能。

而这些叶片之间的“间隙”也可大有讲究,太大了空气容易漏掉,太小了又怕叶片间相互摩擦,搞不好就得“撞车”。

所以在叶片的设计上,真的是得小心翼翼。

除了叶片,转子中还有一个特别关键的部分——“转轴”。

这个“转轴”可不简单,它是整个转子的骨架,所有的叶片都围绕着它旋转,几乎是整个转子的支撑点。

它就像大树的树干,叶片就是树枝。

它不但要承受高速旋转带来的巨大离心力,还得经得起环境中的各种压力和温度考验。

想象一下,每天它都在和高温高压作斗争,真是个不怕累、不怕热的“钢铁英雄”。

转轴上还需要装有一些特别设计的“轴承”,这些轴承就像是转子和外部系统之间的润滑油,帮助转子平稳运行,避免卡壳或者磨损。

第三章 轴流式压气机工作原理

第三章 轴流式压气机工作原理

四 平面叶栅的实验研究
(一)亚声平面叶栅风洞
f1 (i, Ma1 )
f 2 (i, Ma1 )
f 1 (i )
来流马赫数低于0.4~0.6
f 2 (i )
(二)平面叶栅攻角特性
iБайду номын сангаас: (基本不变)
基本不变, 损失由摩擦引起
i : icr max 气流部分分离,损失增大
一、动叶对气流的加功
以动叶为研究对象,即气体对动叶作功
气流作用于叶片的周向分力: Pu=m(w1u-w2u) 单位时间做功为 -m(w1u-w2u).u 单位质量气体做功为 - (w1u-w2u).u 动叶对气体作功为 Lu=u (w1u-w2u)=u Δwu
轮缘功
r1 r2
动量矩定理
M m(c2u r2 c1u r1 ) M m (c2u r2 c1u r1 ) m(c2u u2 c1u u1 )
2 2 2 w12 w2 w12a w12u w2 a w2u 2 w12u w2u ( w1u w2u )( w1u w2u )
代入能量反力度表达式
Lu uwu u ( w1u w2u )
K
1 ( 2 2 w12 w2 )
Lu

w1u w2u 2u
2 2 w1 w2 2
:动叶中有多少动能用于压力势能的增加和克服动叶流阻, 即动叶中压力势能转换值 :静叶中压力势能转换值
2 c2 c12 2
所以Lu代表气体流经动叶和静叶发生的压力势能转换总和
反力度定义式:

1 ( 2
2 w12 w2 )
Lu
物理意义:动叶中用于压力势能转换的能量与整个级用于压力势能转换 的能量比值。 2、运动反力度 K 目的:与速度三角形联系,应用方便 设u1=u2,w1a=w2a

轴流式压气机工作原理

轴流式压气机工作原理

轴流式压气机工作原理
轴流式压气机是一种常见的压缩空气设备,其工作原理可以简单描述如下:
轴流式压气机由套筒形外壳、转子和定子等组成。

外壳中央设有一轴向进气口和出气口,内部则安放有多个叶片形状不同的转子和定子。

进气口处的空气经过导向器,进入第一级叶轮。

叶轮由轴驱动,高速旋转,使空气产生离心力。

离心力使空气由轴向进气口向外发散。

离心力将空气推向下一个叶轮,再次产生离心力作用,使空气压缩并加速。

这样从第一级叶轮到最后一级叶轮,空气经过多次加速、压缩,进一步提高了压缩比和压缩气体的温度。

最后,压缩后的空气从出气口排出。

在整个过程中,压缩机的转子和定子配合紧密,使空气不断地被压缩、加速,并最终以高压形式排出。

轴流式压气机的工作原理主要依靠转子和定子之间的高速旋转和叶片的设计。

其主要特点是空气流动方向与压缩机的轴线平行。

相比其他类型的压气机,轴流式压气机具备体积小、结构简单、效率高等优点,可广泛应用于压缩空气或其他气体的供给与输送。

飞机发动机维护—轴流式压气机的结构

飞机发动机维护—轴流式压气机的结构
图5. 轴流式压气机盘式转子
1、轴流式压气机的转子
1.1 转子的基本形式 3)鼓盘式——由若干个轮盘、鼓筒和前、后半轴组成。盘缘上有安 装转子叶片的榫槽。
图6. 轴流式压气机鼓盘式转子
1、轴流式压气机的转子
1.2 转子叶片 由叶身和榫头组成。 1)叶身——早期有带减振凸台的风扇叶片;后期取消凸台改用蜂窝 夹层材料的宽弦风扇叶片。
图3. 轴流式压气机转子的基本形式
1、轴流式压气机的转子
1.1 转子的基本形式 1)鼓式——圆柱形或圆锥形筒状结构,外表面有环槽或纵槽用于安 装转子叶片。
图4. 轴流式压气机鼓式转子
1、轴流式压气机的转子
1.1 转子的基本形式 2)盘式——由轴和若干轮盘组成,盘和盘之间可以螺栓连接或焊接 成整体。盘缘上有转子叶片安装榫槽。

航空涡轮发动机(M5)
压气机
二 轴流式压气机
的结构
PART
过渡页
Transition Page
轴流式压气机由转子组件、静子组件这两大部件组成。根据工作原理, 沿轴向,转子在前静子在后,交错排列从而具有多级。
图2. 轴流式压气机的组成
1、轴流式压气机的转子
1.1 转子的基本形式 基本形式有鼓式、盘式、鼓盘式。
图7. 风扇叶片
1、轴流式压气机的转子
1.2 转子叶片 2)榫头——有销钉式、燕尾形、枞树形三种形式。
图8. 叶片榫头
2、轴流式压气机的静子
2.1 压气机机匣 机匣有分段式、分半式和整体式三种。
图9. 典型发动机的高压压气机分半式机匣
2、轴流式压气机的静子
2.2 静子叶片
图10. 静子叶片的固定方式

电厂燃气轮机概论03压气机

电厂燃气轮机概论03压气机

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5
1、基元级速度三角形
基元级的概念
高增压比的轴流压气机通常 由多级组成,其中每一级在一般 情况下都是由一排动叶和一排静 叶构成,并且每级的工作原理大 致相同,可以通过研究压气机的 一级来了解其工作原理。
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6
基元级的速度三角形
为研究方便,可将圆柱面上的环形基元级展开 成为平面上的基元级。
沿流向是扩张的,亚声速气流在扩张的静叶流道中进
一步减速和增压。
c22 c32
2

3 dp
2 L fs
基元级中静叶的作用:1.导向,2.增压。
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气体流经压气机级的参数变化
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反力度
气流流过压气机基元级时,动叶和静叶都对气流有增 压作用,当基元级总的静压升高确定后,就存在静压升高 在动叶和静叶之间的分配比例问题。
在气流沿圆柱面流动的情
况下,u1 u2 ,可得到 cu c2u c1u wu wu w1u w2u
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2、叶片与气体间的力与功




F ' p1 t p2 t q w2 q w1
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叶片与气体间的力
叶片作用在气体上的力,与气体作用在叶片
C = w + u u r
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7
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w1
w2
c1
c2

c1a

wu
c1u u2
u1
cu
c1a (bc)2a c3a
简化速度三角形
8

轴流压气机原理

轴流压气机原理
叶片振动
高速旋转的叶片可能发生振动,导致叶片断裂或设备损坏。 解决方案包括优化叶片设计、加强设备刚度和改善气流稳 定性等。
结垢与磨损
在工业应用中,轴流压气机可能因吸入的灰尘、颗粒物等 导致结垢和磨损问题。解决方案包括定期清洗和维护、加 强过滤措施和使用耐磨材料等。
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轴流压气机原理
目录 CONTENT
• 轴流压气机概述 • 轴流压气机的工作流程 • 轴流压气机的结构与组成 • 轴流压气机的性能与优化 • 轴流压气机的应用与实例
01
轴流压气机概述
定义与特点
定义
轴流压气机是一种将空气或其他 气体压缩的机械设备,其气流方 向与转子旋转轴大致平行。
特点
轴流压气机具有较高的压缩效率 ,适用于大流量、低增压比的场 合,如航空发动机、燃气轮机等 。
01 02 03 04
密封结构用于防止空气在压气机内部泄漏,保证压缩过程的效率。
支承结构用于固定和支撑转子,确保其稳定运转,同时吸收振动和传 递扭矩。
密封和支承结构的设计需考虑机械强度、耐久性和维护性,以确保压 气机的长期稳定运行。
随着技术的发展,现代轴流压气机采用先进的密封和支承技术,以提 高性能和降低维护成本。
静子
静子是轴流压气机的固定部件 ,主要包括机壳、进气口和出
气口等部分。
静子的作用是引导空气流动, 确保气流在压气机中的流动路 径正确,同时将压缩后的空气
导出。
静子的设计需充分考虑空气动 力学原理,以减少流动损失和 阻力。
静子的制造材料和工艺对于压 气机的性能和使用寿命具有重 要影响。
密封和支承结构
气流进入
空气通过进气道进入压气 机,进气道的设计应确保 气流均匀、稳定地进入压 气机。

轴流压气机原理教学课件PPT

轴流压气机原理教学课件PPT

能源行业
了解轴流压气机在能源行业中 的重要性,包括发电厂和石油 工业。
持续创新
展望轴流压气机的未来发展趋 势,包括模拟和数字技术的应 用。
影响性能的因素
1 叶片设计
2 进气流动特性
3 工作环境
解析叶片的设计和材料如何 影响压Байду номын сангаас机的性能和效率。
探讨进气流动的各种因素, 如速度、压力和温度对性能 的影响。
介绍温度、湿度和海拔等因 素如何影响压气机的性能和 适应性。
应用领域和前景展望
航空工程
探索轴流压气机在飞机和直升 机中的应用,以及对未来航空 技术的潜在影响。
压气机的构成和分类
• 说明轴流压气机的构成,包括压气机的主要部件和它们的功能。 • 介绍不同类型的轴流压气机,例如单级和多级压气机。
轴流压气机工作过程
1
压缩过程
2
介绍压气机如何将进入的空气压缩,并增
加其压力和温度。
3
进气过程
解析空气进入压气机的过程,包括进气口 和压气机的特殊设计。
排气过程
解释压缩后的空气从压气机排出的过程, 并探索排气系统的重要性。
轴流压气机原理教学课件 PPT
了解轴流压气机的原理和工作过程,探索其构成和分类,以及应用领域和前 景展望。
原理概述
通过对轴流压气机的探索,了解其在航空工程中的重要性以及如何实现高效 的空气压缩。
轴流压气机的定义
介绍轴流压气机的定义和它在航空和工业领域中的应用。
工作原理简介
详细说明轴流压气机的工作原理,包括空气流动和叶片的作用。

3-轴流压气机原理

3-轴流压气机原理

Lu

W12
W22

C22
C12

U
2 2
U12
2
2
2
(1)、给气流加入功叶栅中的气流动能必然发生 变化,也就是加工量体现在气流动能的变化上。 (2)三项的意义分别是:相对动能的变化量(动 叶静压的升高)、绝对动能的变化量(为静叶静压 升高做准备)、离心力做的功。
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
轴向速度Ca的选取
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
预旋的影响
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理—— 第三章轴流压气机基元级理论
基元级的无因次参数和无因次速度三角形
基元级的无因次参数有:运动反动度量Ω、流量系数Φ和能量头系数
等。关于运动反动度已在上面讲过,下面只介绍其它两个参数. 一、流量系Φ: 流量系数是气流轴向分速与圆周速度的比值.它表示着压气机的通流
能力。
ca V u Fu
式中:V——气体的容积流量,
F——垂直轴向的环形通道面积。 当流量一定时, Φ值大小直接影响通流面积。如果要求压气机 迎风面积小, Φ应取的值大。对轴流式压气机的平均半径基元级,
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
圆周速度u的选取

涡轮发动机结构之压气机—气流流过压气机的参数变化

涡轮发动机结构之压气机—气流流过压气机的参数变化
气流流过压气机的 参数变化
回顾:压气机的功用
压气机
离心式压气机
轴流式压气机
目标
识别压气机组成部件 说出气流在压气机的流动参数变化
一 压气机主要组成部件 二 气流在压气机内的流动
一 压气机组成部件
转子(工作叶轮)
静子(整流环)
压气机主要由转子和静子组成
一 压气机组成部件
轴流式压气机转子和静子的分级示意
一 压气机组成部件
一级转子和一级静子交错排列
压气机级和多级组成示意
一 压气机组成部件
机匣
静子叶片
一 压气机组成部件
轮盘 转子轴
叶片
பைடு நூலகம்
转子主要由轮盘、转轴和叶片组成
一 压气机组成部件
压气机
按压气机转子不同分
单双三 转转转 子子子 压压压 气气气 机机机
单转子压气机
一 压气机组成部件
压气机
按压气机转子不同分
二 气流在压气机内流动
二 气流在压气机内流动
压气机平面叶栅




练习
画出压气机平面叶栅图
转子叶栅进口 ①
转子叶栅出口 静子叶栅进口

③ 静子叶栅出口
速度? c
压力增加 p 温度增加 T


压气机基本组成 气流在压气机内的流动
一 气流流过压气机一级气流参数变化 二 气流流过压气机气流参数变化
单双三 转转转 子子子 压压压 气气气 机机机
双转子压气机
一 压气机组成部件
压气机
按压气机转子不同分
单双三 转转转 子子子 压压压 气气气 机机机
三转子压气机
读懂下列压气机图中的高压和低压压气机 低压压气机 高压压气机

第三章 轴流压气机工作原理

第三章  轴流压气机工作原理

第三章 轴流压气机的工作原理压气机是燃气涡轮发动机的重要部件之一,它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、高温气体。

根据压气机的结构和气流流动特点,可以把它分为两种主要型式:轴流式压气机和离心式压气机。

本章论述轴流式压气机的基本工作原理,重点介绍压气机基元级和压气机一级的流动特性及工作原理。

第一节 轴流压气机的增压比和效率轴流式压气机由两大部分组成,与压气机旋转轴相联接的轮盘和叶片构成压气机的转子,外部不转动的机匣和与机匣相联接的叶片构成压气机的静子。

转子上的叶片称为动叶,静子上的叶片称为静叶。

每一排动叶(包括动叶安装盘)和紧随其后的一排静叶(包括机匣)构成轴流式压气机的一级。

图3-1为一台10级轴流压气机,在第一级动叶前设有进口导流叶片(静叶)。

图3-1 多级轴流压气机压气机的增压比定义为 ***=1p p k k π (3-1) *k p :压气机出口截面的总压;*1p :压气机进口截面的总压;*号表示用滞止参数(总参数)来定义。

依据工程热力学有关热机热力循环的理论,对于燃气涡轮发动机来讲,在一定范围内,压气机出口的压力愈高,则燃气涡轮发动机的循环热效率也就愈高。

近六十年来,压气机的总增压比有了很大的提高,从早期的总增压比3.5左右,提高到目前的总增压比40以上。

图3-2 压气机的总增压比发展历程压气机的绝热效率定义为***=k adkkL L η (3-2) 效率公式定义的物理意义是将气体从*1p 压缩到*2p ,理想的、无摩擦的绝热等熵过程所需要的机械功*adk L 与实际的、有摩擦的、绝热熵增过程所需要的机械功k L *之比。

p 1*p k*1k adkL *k L *ad ksh *图3-3 压气机热力过程焓熵图 由热焓形式能量方程(2-5)式、绝热条件、等熵过程的气动关系式)1(11)(k k adk adk p p T T -****=和R k k c p 1-=可以得到 )1(1)(111--=-=-****k k k adk p adk RT k k T T c L π (3-3) )1(1)(111--=-=******T T RT k k T T c L k k p k (3-4) 将(3-3)和(3-4)式代入到(3-2)式,则得到1111--=**-**T T k k k k k πη (3-5)效率公式(3-5)式可以用来计算多级或单级压气机的绝热效率,也可以用来计算单排转子的绝热效率,只要*k p 和*k T 取相应出口截面处值即可。

03轴流式压气机c结构PPT课件

03轴流式压气机c结构PPT课件

§3.3.2 压气机的静子
轴流式压气机静子主要由气缸 和静子叶片组件组成。它是压气机 中不旋转的部分
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2020/10/30
§3.3.2 压气机的静子
(一)气缸
气缸是静子的核心,其他的静止 部件均固定在上面。它是整台机组的 承力骨架,承受着机组的重量、压缩 空气的内压力以及其他的作用力。
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2020/10/30
§3.3.2 压气机的静子
(一)气缸
分段的气缸结构优点:
1. 前后缸可采用不同材料,前段工作温度 低用铸铁,后段工作温度高用铸钢,以 便物尽其用。
2. 每段气缸较短,便于内表及叶根槽的加 工。
3. 压气机一般需在中间级放气防喘,在气 缸分段处采用一圈环状放气道,这样沿 圆周一圈流出的气流较均匀,不会对叶 片造成不均匀的激振力。
§3.3.2 压气机的静子
(3)用固紧环固定的静叶环
用可拆卸的固紧环来固定静叶环。其优点 是气缸内壁无槽道而加工简化。
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§3.3.2 压气机的静子
3 可调静叶
MS9001E
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2020/10/30
§3.3.3 转子
压气机转子是高速旋转的部件,它包括轮 盘、轴、动叶以及装在一起的其他零件。
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2020/10/30
§3.3.2 压气机的静子
(一)气缸
在机组的轴向尺寸允许时,压气机出口采用直线 通道式的扩压器较好。扩压角2γ<10°-12 ° 时扩压效 率较高。
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2020/10/30Hale Waihona Puke §3.3.2 压气机的静子
(二)静叶
静叶的功能是把气流在动叶中获得的动 能转变为压力能,同时使气流转弯以适应下 级动叶的进口方向。工作时静叶只承受气流 作用力,与动叶相比较强度问题不大,但应 考虑共振问题。通常,压气机静叶设计成直 叶片,且沿叶高各截面的型线一样。

第3章(第一节)-压气机的原理和特性PPT课件

第3章(第一节)-压气机的原理和特性PPT课件

➢ 叶栅的失速
——叶栅中体积流量减小时,叶栅背面边界层发生严重 脱离,以致脱离区占据大部分流道并引起流动损失急剧 增大的现象,称为叶栅的失速。
当压气机的某一级或某列叶栅失速时,压气机就进 入失速状态。
➢ 叶栅失速的特征
①一般先发生在叶栅的若干局部区域; ②局部失速区不是静止不动的,而是围绕压气机叶轮的 轴线,以低于叶轮的速度与叶轮同向旋转; ③失速区的圆周速度一般为叶轮圆周速度的20%~80%, 对多级轴流式压气机为40%~60%。 ④在相对坐标系中,失速区以相对速度u’朝叶栅运动的 相反方向传播。
17
4.压气机级中的能量转换关系
➢ 级中能量转换计算
✓ 动叶栅加功量(对单位质量气体)
wc
uwu
c
2 2
2
c
2 1
w
2 1
2
w
2 2
c
2 2
2
c
2 1
q1
p2 vd p
p1
c
2 2
2
c
2 1
q1
p2 1 d p p 1
c
2 2
2
c
2 1
q1
p2 p1 12
2021/5/21
➢ 流量特性线Βιβλιοθήκη 缺陷:流量为自变量、转速为参变量 绘制的压气机流量特性线只适 用于一定几何尺寸和进气条件 的压气机,若压气机尺寸或进 气条件改变,需通过重新实验 获得特性线,应用不便。
➢ 通用特性线:
用压气机对应的定性准则数为 自变量绘制出压气机的通用的 压比特性线和效率特性线。
“通用的”内涵: 无论压气机的尺寸
三个特征截面:
级前1、级间2和级后3
2021/5/21

飞机发动机原理与结构—压气机

飞机发动机原理与结构—压气机
特点:鼓式转子结构简单,零件数目少,加工方便, 具有较高的抗弯刚性,但 是承受离心载荷能力差,只能在圆周速度较低的条件下使用。
举例:CFM56 发动机低压压气机的转子采用的就是鼓式转子。
一. 轴流式压气机的结构
(1)鼓式转子
CFM56低压压气机的转子
一. 轴流式压气机的结构
(2)盘式转子
结构形式:盘式转子由一根轴和若干个轮盘组成,用轴将各级轮盘联成一体。
2
转子叶片
3
压气机静子
4 轴流式压气机的工作原理
二.转子叶片 1. 叶片叶身特点
特点:数量多,尺寸形状复杂 组成:叶身 + 榫头
二.转子叶片 1. 叶片叶身特点
(1)叶身扭转:叶尖处叶型弯度小,安装角大,叶根处叶型弯度大,安装角小; (2)减振凸台:减振;减小空气流量,效率下降,离心力增加; (3)加强筋:减震的一种形式; (4)宽弦叶片:叶栅通道面积大,喘振裕度大,级效率高,减振效果好;
二. 转子叶片
2. 榫 头
周向燕尾形榫头
——简单,加工费用低,允许单独更换,所以一般用于压气机后几级 (叶片小,相应的离心负荷小)。
周燕尾型榫头叶片
周燕尾型榫槽
二. 转子叶片
3. 叶片的槽向固定
(a)榫头凸块和锁片固定
作用:防止叶片沿槽向
移动。
固定方法:
• 卡圈 • 锁片 • 挡销
(b)挡销和锁片固定 (c)(d)锁片固定 (e)弹簧卡圈固定 (f)锁丝固定
优点:
• 增加刚性,改变叶片的固有频率,降低叶片根部的弯 曲扭转应力。
• 减震凸台结合面上喷涂耐磨合金,当叶片发生振动时, 结合面互相摩擦,可起阻尼减振的作用。
缺点:
• 增加叶片的重量,使叶片的离心负荷加大; • 连接处局部加厚,使流道面积减少2%,减少发动机的

第4章 轴流式压气机-2013

第4章 轴流式压气机-2013

Luadb
Lu
h 4 adb
ห้องสมุดไป่ตู้h1
h4 h1
C p (T4adb T1 ) Cp (T4 T1 )
T1 (T4adb T1 1) (T4 T1 )
k 1
T1 (
(T4
k 1) T1 )
二、特性曲线
自变量——流量 参变量——转速 因变量——压比、效率
等效率线 堵塞线 喘振线
(nc )s
m T1 P1
m cor 298K 100kPa
m cor m
T1 100kPa 298K P1
T1, P1 是环境温度和压强
折合流量、折合转速,消除了环境因素的影响
将真实流量换成折合流量,真实转速换成折合转速, 得到通用特性曲线。
5.气体在轴流式压气机中的流动与损失
气流流过叶片前缘时分为两股:分别流向叶背和叶腹; 由于叶背和叶腹型线不同所以两股气流的速度也不同,叶背 气流速度高,局部可达超声速,叶腹气流速度低.
掺混,调匀损失
平面叶栅中的叶型损失(调匀损失+激波损失) (a)叶型腹面与背面附面层情况 (b)叶栅通道的激波
气流流过叶片时除平面叶栅的损失外,还有以下损失: (1)摩擦损失 (2)机械功损失;
第四章 轴流式压气机工作原理
轴流式压气机主要用于燃气轮机和大型船用发动机增压器;
轴流机结构
多级轴流式压气机剖面图 1-导向器 2-轮盘 3-工作叶片 4-机壳 5-整流叶片 6-转子轴
空气在轴流式压气机中的流动方向大致平行于工作轮轴; 结构上容易组织多级压缩,以每一级都较低的增压压力比
1. 环形叶栅和平面叶栅: 通道面积,进出叶栅的相对速度
工作轮
整流器

涡轮发动机结构之压气机—压气机叶片结构特点

涡轮发动机结构之压气机—压气机叶片结构特点

结构简单、抗振性好 能承受较大的载荷
周向安装叶片数目受限
承载能力有限 尺寸和重量大
燕尾型榫头
销钉型榫头
一 叶片的安装
1. 叶片安装特点
• 榫槽分为纵向榫槽和周向榫槽
燕尾型榫头
周向榫槽
作用?
纵向榫槽
一 叶片的安装
1. 叶片安装特点
• 叶片在榫槽里的固定通常采用卡圈、锁片、挡销等锁紧方式
叶片固定方式和锁片的形式
U尖
c①a
c U平均 ①a
c U根 ①a
叶尖
假定:
叶中 i中 0
叶根
叶尖的攻角和叶根的攻角分别是
A 叶尖>0 B 叶尖<0 C 叶根>0 D 叶根<0
提交
三 叶片的结构特点 • 叶尖、叶根攻角对比
对比
叶尖:进气方向 陡 i 0
叶根:进气方向平 i 0
叶尖 叶根
三 叶片的结构特点
思考
如何使得叶尖和叶根
一 叶片的安装
1. 叶片安装特点
• 转子叶片:叶身+榫头
叶身
榫头
榫槽
转子叶片装配动画示意
V2500发动机上榫槽
一 叶片的安装
1. 叶片安装特点
• 榫头分燕尾型、销钉型、枞树型
课后思考:为什么 涡轮叶片常用?
燕尾型榫头
销钉型榫头
枞树型榫头
一 叶片的安装
1. 叶片安装特点
• 榫头分燕尾型、销钉型、枞树型
思考 什么方向是气流相对进 气的最佳方向?
进气方向与设计方向一致
定量描述实际进气方 向与设计方向的偏差
引入攻角概念
最前缘点切线 (设计方向)
1
二 气流相对叶栅的攻角

轴流式压气机的增压原理

轴流式压气机的增压原理

轴流式压气机的增压原理一、引言轴流式压气机是航空发动机中常用的一种压气机,它通过旋转叶片将空气压缩,从而提高空气压力和温度,为燃烧室提供充足的空气量。

本文将详细介绍轴流式压气机的增压原理。

二、轴流式压气机的结构轴流式压气机由进口导叶、转子、静止导叶和出口导叶等部分组成。

进口导叶负责将空气引入转子,转子上的叶片将空气旋转并增加其动能,静止导叶则负责将动能转换为静能,并引导空气进入下一个级别。

最后,出口导叶将高速低压的空气再次加速并减少其速度,从而使得其静压升高。

三、轴流式压气机的增压原理1. 空气在进口导叶处被加速当空气经过进口导叶时,导叶会改变其方向和速度,并使其形成一个旋涡状。

这个旋涡会沿着转子旋转,并在每个级别上被不断加速。

2. 空气在转子上被压缩转子上的叶片将空气旋转并加速,从而增加其动能。

随着空气向前移动,叶片的曲率也会逐渐变化,这会使得空气被挤压并减少其体积。

这样一来,空气的静压就会随之升高。

3. 空气在静止导叶处被扩散当空气离开转子后,它的速度变得非常高。

为了将其转换为静能,并且引导其进入下一个级别,静止导叶需要将其扩散。

这个过程中,空气的速度会减慢并增加其静压。

4. 空气在出口导叶处被再次加速最后,在出口导叶处,空气会再次被加速,并且减少其速度。

这个过程中,由于速度减慢而产生的压力差会使得空气的静压升高。

四、结论轴流式压气机利用进口导叶、转子、静止导叶和出口导叶等部分共同作用来将空气压缩并增加其静压。

通过对轴流式压气机的增压原理进行深入的研究,我们可以更好地理解其工作原理,并为航空发动机的设计和优化提供有益的参考。

轴流式压气机工作原理

轴流式压气机工作原理

工作原理
当气流进入导向器时,叶 片角度调整使气流按照所 需方向进入工作轮。
工作轮
作用
01
使气体压缩。
结构
02
由多个叶片组成,叶片呈螺旋形排列。
工作原理
03
当工作轮旋转时,气流在叶片的引导下做旋转运动,同时受到
叶片的压缩作用,使气体压力和温度升高。
扩压器
作用
降低气体的流速,将动能转化为压力能。
结构
优化与改进措施
优化设计
通过对轴流式压气机的设计进行优化,可以减小各种损失,提高压缩机的效率和工作稳定 性。例如,优化叶轮、导流器和机壳的设计可以改善流动状态,减小摩擦和泄露损失。
材料改进
采用高强度、轻质、耐高温的材料可以减轻压气机的重量,提高其机械性能和热力性能。 例如,采用钛合金、镍基合金等耐高温材料可以提高压缩机的耐热性能和使用寿命。
消音器
压缩空气通过排气导管排出压气 机外部,进入后续的燃烧室或涡 轮等设备。
为了减小排气噪音,轴流式压气 机通常配备有消音器,通过吸收 和反射声波来降低噪音。
03 轴流式压气机的结构与部 件
进口导向器
01
02
03
作用
控制气流方向,引导气流 进入压气机。
结构
由一组可调叶片组成,通 过改变叶片角度来调整气 流方向。
消音器
作用
降低压气机工作时的噪音。
结构
由一组消音片组成,消音片之间形成消音腔。
工作原理
当气体经过消音器时,由于消音片的阻尼作 用,气体的振动能量被吸收,从而降低噪音 。
04 轴流式压气机的性能与优 化
效率与损失
效率
轴流式压气机的效率是指其压缩空气的效率,通常以压缩机的出口压力与进口压 力的比值来衡量。提高效率可以减少能量损失,提高压缩机的性能。
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第三章 轴流式压气机原理和结构
第三节 轴流压气机的结构
20:39:16
1
轴流式压气机原理和结构
轴流式压气机的工作原理 压气机的特性曲线 压气机的喘振及防喘措施 轴流式压气机的结构
2
20:39:16
§3.3
轴流式压气机的结构
压气机是工作在300 — 550℃之间的 高速转动部件,由于该工作温度不 太高,结构设计时主要考虑作用在 压气机上的各种机械力。压气机在 结构上应满足强度和刚度要求。
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① 中心拉杆转子
中心拉杆转子若靠摩擦力传扭,每个轮 盘之间还需装有销钉。当运行中轮盘万一松 动,销钉将起保险作用而防止轮盘之间产生 相对滑移,以保证安全运行。而当转子拆开 后复装时,销钉可使各轮盘之间的周向相对 位置保持原状。因此,中心拉杆转子除端面 齿式外,各轮盘之间都装有销钉。
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§3.3.2 压气机的静子
(一)气缸
在机组的轴向尺寸允许时,压气机出口采用直线 通道式的扩压器较好。扩压角2γ<10°-12 ° 时扩压 效率较高。
20
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§3.3.2 压气机的静子
(二)静叶
静叶的功能是把气流在动叶中获得的动 能转变为压力能,同时使气流转弯以适应下 级动叶的进口方向。工作时静叶只承受气流 作用力,与动叶相比较强度问题不大,但应 考虑共振问题。通常,压气机静叶设计成直 叶片,且沿叶高各截面的型线一样。
50
20:39:16
2、 叶 根
叶根是动叶与轮盘连接固紧之处。 它的要求是:
(1)等外径: 等外径的优点是平均直径逐级增 大,即圆周速度逐级增大,故级的平均作功量 大于等内径的而使级数较少,其次是气缸平直 且易于加工。
8 20:39:16
§3.3.1 压气机的通流部分型式
压气机的通流部分型式
(2)等内径: 等内径的优点是末级平均直径小而使 叶片高,有利于压气机效率的提高,还易于把通流 部分分为几个级组,每个级组设计成同一叶型以便 加工。
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② 外围拉杆转子
外围拉杆转子亦可用轴向销钉或骑缝 径向销钉和摩擦力共同传扭,也有用 端面齿来传扭和对中。 外围拉杆转子的拉杆数目多,转子的 加工量比中心拉杆转子的要大,同时 装配也要复杂些。为使轮盘的压紧面 上各处均匀压紧,每根拉杆的预紧力 要一样。
43 20:39:16
3
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§3.3
刚度
轴流式压气机的结构
轴流式压气机由于级数多而细长, 必须保证足够的刚度。对气缸来说, 要求有足够的抗变形能力和抗振能力。 而转子的刚度,主要对临界转速有较 大影响,对于一般所用的转子,当临 界转速符合要求时,转子的刚度就能 满足要求。
4
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§3.3
强度
26
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§3.3.2 压气机的静子
3 可调静叶
MS9001E
27
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§3.3.3 转子
压气机转子是高速旋转的部件,它包括轮 盘、轴、动叶以及装在一起的其他零件。 转子把从透平传来的扭矩传给动叶以压缩 空气,这一特点决定了转子对强度有高的 要求。 刚度问题主要反映在临界转速上,机组的 工作转速应避开临界转速。最大工作转速 低于一阶临界转速的称刚性转子,它要求 临界转速高于最大工作转速20% — 25%。 当工作转速高于一阶或二阶临界转速的称 柔性转子。
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(3)拉杆式
① 中心拉杆式
(a)轴向销钉式
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(3)拉杆式
① 中心拉杆式
(b)骑缝径向销钉式
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① 中心拉杆转子
(c)端面齿式
端面齿同时起传扭和对中作用,不再需要定位止口。 端面齿的齿形有三角形、矩形等,有直齿及圆弧状齿。 采用端面齿的转子对中可靠,当工作时各轮盘因温度不 同而热膨胀不一致时,端面齿处沿径向允许相互滑动, 以减小相互间的作用力。当端面齿与中心拉杆配合使用 时,转子的拆装更为方便。
20:39:16
§3.3.2 压气机的静子
(一)气缸
压气机进气机匣一般都是铸造的,进气 机匣中收敛器流道截面的不断缩小,以满足 气流在其中均匀加速的要求,同时使气流较 为均匀地流入进口导叶,以保证压气机达到 好的性能。
18
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§3.3.2 压气机的静子
(一)气缸
气缸内壁的型线取决于通流部分的型式。等外 径的内壁是一个直的圆筒,而其他型式的通流部分 的内壁型线是曲线。由于该型线的曲率半径很大, 通常用2~3条直线组成的折线代替,即气缸内壁是 2~3个圆坡面。在沿轴向分段的气缸中,气缸分段 处一般都和内壁两圆锥面的分界处一致,使单段气 缸的内壁型线是只有一个锥角的圆锥面,以利于加 工。
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§3.3.2 压气机的静子
① 焊接静叶环
其优点是静叶不需加叶根,而当静叶为直叶 片时可采用轧制成型的工艺,故叶片加工简单。 其内、外环用薄板冲压而成,加工方便。静叶为 两端支承,刚性好。静叶环装入气缸的槽中后, 靠两端的耳环以螺栓固定在气缸上,装拆简单。 缺点是若有叶片损坏,则需更换整个静叶半 环。 为便于装配,半个静叶环沿圆周分为数个扇 形段。WH公司的压气机即采用此结构。
21
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§3.3.2 压气机的静子
1、直接装配的静叶
这种固定方式的静叶相当 于一个悬臂梁,它的缺点是叶 片刚性较差。对长叶片来说问 题较大,解决的方法是在静叶 端部加装内环来加强刚性。
22
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§3.3.2 压气机的静子
2、静叶环
① 焊接静叶环
将静叶插入两个加工有叶型孔的静叶内环 和静叶外环后焊接而成。
片长而薄,振动应力大,需在叶片上 加装阻尼凸台,以改变叶片的自振频 率,降低叶片的振动应力。
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1、叶身
目前,由于叶片精密成型工艺进展 迅速,各种复杂形状的叶片均能生 产且保证质量,故设计叶片型面时 主要考虑是否满足气动及强度的要 求,以获得良好的性能。
30
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(一)压气机转子的结构型式
2、盘式转子
盘式转子上各级轮盘是分开的,安装时以一定的过 盈量红套套在轴上,靠红套的预紧力传扭。由于轮盘的 强度好,可用于圆周速度较高的转子上。但由于主轴细 长,故刚性差、临界转速低,一般只能设计成柔性轴。 目前,美国WH公司的燃气轮机采用此种转子。
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轴流式压气机静子主要由气缸 和静子叶片组件组成。它是压气机 中不旋转的部分
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§3.3.2 压气机的静子
(一)气缸
气缸是静子的核心,其他的静止 部件均固定在上面。它是整台机组的 承力骨架,承受着机组的重量、压缩 空气的内压力以及其他的作用力。
13
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§3.3.2 压气机的静子
轴流式压气机的结构
主要是对转子来说,因它承受着 很大的离心力、气体作用力等。
5
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§3.3.1 压气机的通流部分型式
压气机的通流部分型式
6
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§3.3.1 压气机的通流部分型式
压气机的通流部分型式
7
20:39:16
§3.3.1 压气机的通流部分型式
压气机的通流部分型式
28 20:39:16
§3.3.3 转子
(一)压气机转子的结构型式
鼓筒式 盘式 盘鼓混合式
不可拆卸 可拆卸
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(一)压气机转子的结构型式
1、鼓筒式转子
鼓筒式转子由鼓筒及半轴组成,结构简单,刚 性好,一般为刚性轴。但由于它是靠鼓筒来承受离 心力载荷的,因而强度差,鼓筒外径处的圆周速度 不大于150m/s左右,故只适用于级压比低、通流部 分是等内径或接近等内径的压气机中。
39
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① 中心拉杆转子
共同特点: 一:位于转子前后两端的轮盘或半轴,需将 拉杆固紧的轴向力传至压紧面上,故其 形状要有利于传递轴向力,而轮盘由于 承受该轴向力还需加大厚度。 二:轮盘中心必须有孔,对轮盘的强度不利。 三:拉杆较长,一般需在拉杆中间加工凸台 与轮盘孔相配合,以确保拉杆的定心, 防止运行时可能产生的偏心。
(一)气缸
工业型机组的压气机气缸一般是铸造的。为 了减小气缸的厚度,通常采用在气缸外表面加筋 的办法来增强刚性。一般沿轴间及周向同时加筋, 不仅能获得良好的刚性,且气缸壁可较薄而使重 量较轻。
14
20:39:16
§3.3.2 压气机的静子
(一)气缸
15
20:39:16
§3.3.2 压气机的静子
(一)气缸 分段的气缸结构优点:
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(二)动叶
1、叶身 叶身即叶片的型线部分。 特点: 叶型较薄 折转角θ较小
47
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1、叶身
为符合气动要求,动 叶沿叶高均设计成扭 转叶片。 为降低叶型根部截面 处的应力,以及使沿 叶高的应力分布差别 缩小,动叶都设计成 沿叶高逐渐减薄的结 构。
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40 20:39:16
① 中心拉杆转子
中心拉杆转子较多用于压气机 直径不太大的中小功率机组。仅个 别的大功率机组采用中心拉杆转子, Siemens KWU生产的燃气轮机为其 一例。
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20:39:16
② 外围拉杆转子
外围拉杆转子,一般用于 压气机直径较大的大功率 机组中。 通常,外围拉杆转子的拉 杆就分布在轮盘的一圈压 紧面处,即拉杆直接压着 压紧面,靠压紧面的摩擦 力传扭;首级和末级轮盘 不必象中心拉杆转子那样 传递轴向压紧力,可不因 此而加大厚度。 各轮盘之间的定位止口位 于靠近轮盘中心处。
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