Ступень с постоянной степенью реактивности по радиусу

 

Принимая , найдем как изменяются по радиусу окружная и расходная составляющие скорости.

Из формулы (7.27) видно, что с увеличением радиуса окружная скорость увеличивается, значит для сохранения постоянной степени реактивности Ω _Т закрутка С_u должна также увеличиваться.

Обратимся к формуле (7.26), из которой следует очевидный вывод, что если закрутка С_u растет по радиусу, то расходная составляющая С_z должна уменьшаться.

Построим теперь треугольники скоростей на трех радиусах лопатки
(рис. 7.23): на концах лопаток r = r_к, на среднем радиусе r = r_ср на радиусе у втулки r = r_ср. Профили лопатки РК для данного закона показаны на рис. 7.24.

Достоинствами ступени с являются:

1) слабая закрученность лопатки по высоте;

2) малое изменение чисел Маха по высоте лопатки.

Недостатки:

1) значительное уменьшение расходной скорости к концам лопаток приводит к повышению интенсивности перетечек в зазоре между корпусом и концом лопаток (особенно в последних ступенях).

Поэтому ступени с применяются в первых и средних ступенях осевых компрессоров.

Сравнительные характеристики двух законов проектирования лопаток по высоте представлены на рис. 7.25.

Описанные выше законы проектирования не являются единственно возможными и часто используют смешанные типы ступеней, сочетающие в себе достоинства обоих способов и спроектированные по закону, например:

,

где .

Выбор закона изменения потока по радиусу зависит от конкретных требований, которым должна удовлетворять ступень (порядковый номер ступени; втулочное отношение ; уровень чисел Маха на входе M_{W 1}; и т. д.)

 

Рис. 7.23. Треугольники скоростей в различных сечениях по высоте лопатки, спрофилированной по закону : ; ; ;

 

Рис. 7.24. Профили лопаток по высоте, построенные по закону профилирования

 

Рис. 7.25. Сравнительные характеристики ступеней,
спроектированных по закону – сплошные линии
и по закону – штриховые линии