Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Отдельные конические диффузоры нашли применение также во вторых ступенях радиально-осевых диффузоров центробежных компрессоров. На рис. 94 показан корпус компрессора, в котором вторые ступени диффузоров выполнены в виде нескольких расширяющихся патрубков прямоугольного сечения с выходом воздуха в общий воздухосборник двигателя. Если воздух нужно отвести по одному или нескольким трубопроводам к камере сгорания, радиально-осевой диффузор может быть выполнен иным образом: за радиальной частью диффузора располагается отводящая часть патрубка (причем уровень скоростей в последней достаточно высок), из которой воздух поступает в трубопровод, изготовленный в виде конического диффузора (рис. 60).
Отводящие части патрубков имеют ряд конструктивных особенностей, определяемых в первую очередь расположением камеры сгорания или регенератора, к которым подается воздух из компрессора.
В установках с прямоточным газовоздушным трактом и секционными камерами сгорания в отводящей части патрубка происходит переход от кольцевого сечения за диффузором к отдельным круглым сечениям входа в каждую камеру (рис. 91, в).
При отводе воздуха от компрессора по трубопроводу напорный патрубок выполняют или переменного сечения, в котором поддерживается постоянная скорость потока, примерно равная скорости на выходе из диффузора, или в виде воздухосборной камеры большого объема, скорость воздуха в которой незначительна и существенно ниже скорости на выходе из диффузора.
Отводящая часть патрубка с переменным сечением может иметь вид спиральной улитки, аналогичный патрубкам центробежных насосов,— она характерна в основном для центробежных компрессоров (рис. 107, а и б), но может быть применена и в осевых. На рис. 95 показан напорный патрубок осевого компрессора со спиральной улиткой. Перед улиткой установлены направляющие лопатки, создающие предварительную закрутку воздуха.
При наличии двух отводящих трубопроводов улитка может быть выполнена в виде двух полуспиралей, каждая из которых охватывает по половине окружности.
В основном же напорные патрубки с переменным сечением отводящей части, как и входные патрубки компрессоров, имеют симметричный профиль относительно вертикальной осевой плоскости, причем форма патрубков определяется, в первую очередь, технологическими соображениями и далеко не всегда обеспечивает постоянство скорости в отводящей части (рис. 89; 90;
І2 Заказ 1063 1 7.7
91, а; 92, д; 106, б). Большинство патрубков имеет криволинейные диффузоры, переходящие в кольцевое цилиндрическое сечение, а отводящая камера расположена над корпусом компрессора, чем сокращается общая длина корпуса и всей установки в целом, а также облегчается доступ к заднему подшипнику компрессора.
Во втором типе патрубков, получивших преимущественное распространение ввиду простоты и универсальности использования, отводящая часть представляет собой воздухосборную камеру большого объема, при входе в которую воздух практически полностью теряет свою скорость. В связи с малой скоростью воздуха в отводящей части патрубка потери давления в нем невелики (рис. 92, а и б; 94; 106, в). Форма этих камер различна— некоторые из них образованы прямолинейными и цилиндрическими стенками, другие имеют плавные очертания, но все они характерны постоянством меридионального сечения. При необходимости воздухосборная камера может быть расположена вокруг корпуса компрессора (рис. 106, в). Воздух из камеры может быть отведен как по одному трубопроводу, так и по двум.
В моноблочных ГТУ с двухопорным ротором турбокомпрессора воздух отводят обычно в центральный корпус двигателя, представляющий собой кольцевой воздухосборник большого объема. В дальнейшем воздух поступает к камерам сгорания (одной или нескольким), установленным на центральном корпусе, или к кольцевой или секционным камерам сгорания, расположенным симметрично относительно корпуса.
Типы и формы диффузоров и отводящих зон напорных патрубков характерны многообразием и принципиально различным подходом конструкторов к проектированию этих элементов. Наряду с применяемой в большинстве установок тщательно отработанной конфигурацией элементов патрубка, длинными диффузорами с малыми углами раскрытия, направляющими лопатками в местах поворота потока и плавными очертаниями отводящих частей имеет место использование коротких диффузоров с резкими переходами к последующим участкам тракта. Последние решения характерны, в частности, для установок фирмы Дженерал — Электрик.
Отводящие участки патрубков также выполняют различными. Так, в установках с секционными камерами компании AEI переход от кольцевого сечения к отдельным входам в камеры сгорания выполнен плавным, а в ГТУ фирмы Рато цилиндрические входные патрубки камер сгорания отходят непосредственно от плоской торцовой стенки патрубка (рис. 106, е).
Конструктивное оформление напорных патрубков можно уяснить из приведенных выше рисунков. В некотором пояснении нуждаются конструкции лопаточных диффузоров радиальных компрессоров. Для возможности обработки каналов между ло-178
