RU2180054C2

RU2180054C2 - Axial-flow multistage compressor

Info

Publication number: RU2180054C2
Application number: RU99102383A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Журавлев
Original assignee: Журавлев Юрий Иванович
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2002-02-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; compressors. SUBSTANCE: proposed compressor has impellers and guide vanes with constant angle of inclination of outlet edges in height. First stages of compressor compose from 5 to 20% of total number of stages (preconnected compartment), middle and last stages composing 15-20% and 60- 80%, respectively (main group of stages). Angle of inclination of outlet edges of guide vanes are equal to 90-100 degrees, 65-70 degrees and 60-65 degrees, respectively. Diameter of root section at initial section of first working blade of preconnected compartment is made 10-15% greater than diameter of root section of main group of stages at subsequent monotonous reduction. EFFECT: increased efficiency of compressor owing to optimization of shape of setting in meridional section of preconnected compartment. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в осевых компрессорных машинах. The invention relates to mechanical engineering and can be used in axial compressor machines.

Известны формы проточной части осевых компрессоров в меридиональном сечении с увеличивающимся или постоянным диаметром корневого сечения (Н.В.Холщевников "Теория и расчет авиационных лопаточных машин", "Машиностроение", 1970, с. 207). There are known forms of the flow part of axial compressors in the meridional section with an increasing or constant diameter of the root section (N.V. Kholshchevnikov "Theory and Calculation of Aircraft Blade Machines", "Mechanical Engineering", 1970, p. 207).

Известна проточная часть осевого компрессора с увеличивающимся диаметром корневого сечения первых (предвключенных) ступеней, содержащая рабочие колеса и направляющие лопатки с постоянным по высоте углом наклона выходных кромок, включающая в себя первые ступени, составляющие 5-20% от общего числа ступеней (предвключенный отсек), средние и последние ступени, составляющие 15-20 и 60-80% (основная группа ступеней), и в которой углы наклона выходных кромок направляющих лопаток соответственно равны 90-100^o (по предвключенному отсеку), 65-70 и 60-65^o - по основной группе ступеней (патент 953271 РФ, МКИ F 04 D 19/02. Осевой многоступенчатый компрессор).Known flow path of an axial compressor with an increasing diameter of the root section of the first (upstream) stages, containing impellers and guide vanes with a constant height angle of inclination of the output edges, including the first stages, comprising 5-20% of the total number of stages (upstream compartment) , the middle and last steps, comprising 15-20 and 60-80% (the main group of steps), and in which the angles of inclination of the output edges of the guide vanes are respectively 90-100 ^o (in the upstream compartment), 65-70 and 60-65 ^o - based hydrochloric group steps (RF Patent No. 953271, IPC F 04 D 19/02. multistage axial compressor).

Указанные углы наклона направляющих лопаток в предвключенном отсеке позволяют иметь транс- и сверхзвуковое обтекание рабочих лопаток этого отсека и при умеренной нагруженности этих ступеней обеспечивать высокий кпд осевого компрессора в целом (Ю. И. Журавлев, Г.В.Проскуряков. Ряд унифицированных осевых компрессоров для стационарных ГТУ. Энергомашиностроение, 1984, 6, с. 10-13). The indicated angles of inclination of the guide vanes in the upstream compartment allow trans- and supersonic flow around the working vanes of this compartment and, with moderate loading of these stages, ensure high efficiency of the axial compressor as a whole (Yu. I. Zhuravlev, GV Proskuryakov. A number of unified axial compressors for stationary GTU. Power engineering, 1984, 6, S. 10-13).

Недостатком рассмотренной конструкции является то, что при увеличении нагруженности ступеней предвключенного отсека (Ю.И.Журавлев и др. Исследование и отработка трансзвуковых ступеней быстроходного осевого компрессора. Труды ЦКТИ, 1990, 261, с. 78-84), несмотря на имеющийся запас по возможному некоторому увеличению чисел Маха в относительном движении (и, соответственно, увеличению наружного диаметра рабочего колеса), коэффициенты диффузорности корневых сечений достигают предельных (и превышающих их) значений, что снижает кпд этих сечений рабочих лопаток. The disadvantage of the design considered is that with increasing loading of the steps of the upstream compartment (Yu.I. Zhuravlev et al. Research and development of transonic steps of a high-speed axial compressor. Proceedings of the CCTI, 1990, 261, pp. 78-84), despite the available margin a possible increase in the Mach numbers in relative motion (and, accordingly, an increase in the outer diameter of the impeller), the diffusivity coefficients of the root sections reach limiting (and exceeding them) values, which reduces the efficiency of these working sections of whose shoulder blades.

Использование постоянного диаметра корневого сечения предвключенного отсека, т.е. увеличение его по первой ступени по сравнению с исходным вариантом позволяет лишь частично снизить коэффициенты диффузорности корневых сечений. Using a constant diameter root section of the upstream compartment, i.e. its increase in the first stage compared with the initial version allows only partially reducing the diffusion coefficients of the root sections.

Задачей изобретения является оптимизация формы проточной части в меридиональном сечении предвключенного отсека. The objective of the invention is to optimize the shape of the flowing part in the meridional section of the upstream compartment.

Указанный технический результат достигается увеличением на 10-15% диаметра корневого сечения на начальном участке первой ступени по сравнению с диаметром корневого сечения основного отсека при монотонном уменьшении диаметра корневого сечения предвключенного отсека от отмеченного до постоянного диаметра корневого сечения основной группы ступеней. The specified technical result is achieved by an increase of 10-15% in the diameter of the root section in the initial section of the first stage compared to the diameter of the root section of the main compartment with a monotonous decrease in the diameter of the root section of the upstream compartment from the marked to constant diameter of the root section of the main group of steps.

На чертеже показана проточная часть осевого многоступенчатого компрессора. The drawing shows the flow part of an axial multistage compressor.

Предлагаемый осевой многоступенчатый компрессор содержит предвключенную группу ступеней 1 и основную группу ступеней 2, участок с уменьшающимся диаметром корневого сечения 3, участок с постоянным диаметром корневого сечения 4, начальный корневой диаметр первой ступени 5, превышающий корневой диаметр на участке 4 на 10-15%. The proposed axial multistage compressor contains an upstream group of stages 1 and a main group of stages 2, a section with a decreasing diameter of the root section 3, a section with a constant diameter of the root section 4, the initial root diameter of the first stage 5, which exceeds the root diameter in section 4 by 10-15%.

При прохождении газа (воздуха) через предвключенную группу ступеней 1 компрессора на участке корневого сечения 3 с отмеченным увеличением диаметра этого сечения на начальном участке первой ступени 5 при увеличенной нагруженности предвключенных ступеней поддерживаются допустимые величины коэффициента диффузорности в этом сечении рабочих лопаток. When gas (air) passes through the upstream group of compressor stages 1 in the section of the root section 3 with a marked increase in the diameter of this section in the initial section of the first stage 5, with increased loading of the upstream stages, the permissible values of the diffusivity coefficient in this section of the working blades are supported.

Указанная конструкция позволяет повысить кпд корневого сечения предвключенного отсека и кпд осевого многоступенчатого компрессора вцелом. The specified design allows to increase the efficiency of the root section of the upstream compartment and the efficiency of the axial multistage compressor as a whole.

Claims

An axial multistage compressor containing impellers and guide vanes with a constant height angle of inclination of the output edges, including first stages that make up 5-20% of the total number of stages (upstream compartment), middle and last stages, comprising 15-20 and 60 -80% (core group of steps), the angles of inclination of guide vane outlet edges which are respectively equal to 90-100, 65-70 and 60-65 ^o, characterized in that the diameter of the root section in the initial portion of the first chamber upstream of the rotor blade is formed (n and its subsequent monotonic decrease) 10-15% greater than the diameter of the root section the main steps of the group.