Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
172
Напорные патрубки
На выходе из последней ступени скорость воздуха весьма значительна и в несколько раз превышает скорость в отводящих трубопроводах. Напорный патрубок компрессора служит для понижения скорости воздуха в специальном диффузоре и для его отвода из кольцевого сечения за диффузором в трубопровод или із воздухосборник двигателя. Поэтому в напорном патрубке любого компрессора можно различить две зоны — диффузор и отводящую часть.
Конфигурация отводящей части зависит в основном от конструктивной схемы установки, расположения камер сгорания, конструкции корпуса турбокомпрессора. На форму диффузора, особенно осевого компрессора, оказывает влияние также и конструкция задней опоры компрессора, возможность крепления подшипника и доступа к нему.
В осевых компрессорах диффузоры можно условно разделить на три группы — осевые, криволинейные и радиальные.
Осевые диффузоры (рис. 106, а) образованы двумя обечайками— цилиндрической и конической — или двумя коническими обечайками с небольшим углом раскрытия (обычно до 12—15°). Они имеют простую конструкцию, поток воздуха движется без поворотов и эффективность их достаточно высокая. Однако применение осевых диффузоров весьма ограничено, так как они заметно удлиняют корпус компрессора и усложняют конструкцию заднего подшипника компрессора и доступ к нему (при двухопорном роторе компрессора). Так, для двухкратного увеличения сечения при угле раскрытия 12—15° необходима длина диффузора, равная 3,5—4,5 высоты последней лопатки.
Большое применение в осевых компрессорах получили диффузоры с криволинейным профилем (рис. 106, б— г) и др. В этих диффузорах площадь каждого последующего сечения возрастает как вследствие увеличения высоты канала, так и в результате увеличения диаметра сечения.
В ряде установок, где в силу конструктивных особенностей необходимо отвести воздух от последней ступени компрессора к кольцевому сечению значительно большого диаметра, напорный патрубок приобретает необычные очертания (см. рис. 93, б).
Весьма эффективным средством для сокращения осевых размеров напорного патрубка служит применение радиального диффузора (рис. 92, виг; 106, д). Такие конструкции обеспечивают наиболее удобный доступ к заднему подшипнику компрессора, сокращают длину установки и расстояние между подшипниками компрессора.
В центробежных или осецентробежных компрессорах диффузоры напорных патрубков выполняют радиальными, в основном
173
с направляющими лопатками, реже — как гладкие безлопаточ-ные каналы (рис. 107).
Рис. 106. Напорные патрубки осевых компрессоров:
а — ГТУ ЗСТ фирмы Рустои; 6 — ГТУ мощностью 5500 квт фирмы Кларк; в — ГТУ TG-3000 фирмы Фиат (компрессор низкого давления); г — ГТУ мощностью 1000 квт фирмы Аллен; д — ГТ-700-12М H3JI (компрессор высокого давления); е — ГТУ мощностьк>
6000 квт фирмы Рато
По мере увеличения диаметра выходного сечения диффузора скорость воздуха падает. При постоянной ширине канала (рис. 107, а) для получения приемлемой скорости на выходе из диффузора его внешний диаметр должен быть увеличен до зна-174
•є*
O P
а В. о < о «
U
о >> а н
C U % , O І
S
O ¦
VO :
о
а
VO >. а'
•Є-
>>
H
175
чительных размеров. Для сокращения длины радиального диффузора его каналу придают переменное сечение (рис. 107, б) или расчленяют диффузор на две части — радиальную и осевую (рис. 107, в). При этом может быть получена малая скорость потока на выходе из диффузора при умеренном его диаметре. Осевая часть диффузора так же, как радиальная, может быть снабжена направляющими лопатками.
В центробежных компрессорах иногда используют диффузор в виде нескольких тангенциально расположенных конических патрубков с малым углом раскрытия, эффективность которых
Рис. 108. Напорные патрубки компрессоров:
а — ГТУ 502-22 фирмы Боинг: б — ГТУ мощностью 730 квт фирмы
Эрликон
выше, чем кольцевого канала. На рис. 108, б показан многоступенчатый центробежный компрессор, в котором диффузоры каждой ступени образованы четырьмя коническими патрубками. Эти патрубки соединены затем с входными камерами последующих ступеней цилиндрическими отрезками трубопроводов. Конические диффузоры последней ступени компрессора соединены в один трубопровод, отводящий воздух к камере сгорания. Этот же принцип заложен в конструкцию диффузора одноступенчатого компрессора, изображенного на рис. 108, а. Диффузор выполнен в виде отдельных расширяющихся тангенциально размещенных патрубков прямоугольного сечения, которые затем переходят в длинные диффузоры, расположенные параллельно оси машины и присоединяющиеся затем к общей воздухосборной камере (см. рис. 107, г).
В осевом компрессоре ГТУ фирмы Аллен (рис. 106, г) кольцевое сечение за спрямляющим аппаратом переходит в 16 отдельных наклонных конических диффузоров, из которых воздух 176
поступает затем в конические диффузоры, идущие параллельно оси машины. В этой установке, таким образом, трубопроводы подвода воздуха к регенератору используют в качестве диффузора компрессора.
