噴氣推進/軸流式壓縮機
軸流式壓縮機是壓縮機,其中流體主要平行於旋轉軸流動。它們廣泛應用於 燃氣輪機。軸流式壓縮機具有較大的質量流量能力和較高的效率,但每級的壓升小於離心式壓縮機。大多數用於運輸的商業噴氣發動機都採用軸流式壓縮機。較小的發動機,例如用於直升機的發動機,使用離心式壓縮機,提供更大的壓比。
典型的軸流式壓縮機有一個 轉子,看起來像一個帶有輪廓葉片的風扇,後面跟著一組靜止的葉片,稱為 靜子。一些設計還具有進口導向葉片。
葉片相對於流體的相對運動在流體透過轉子時向流體新增速度或壓力或兩者。流體速度透過轉子增加,而靜子將動能轉換為壓能。在大多數實際設計中,轉子中也會發生一些擴散。
流體速度的增加主要是沿切向方向 (旋流),而靜子消除了這種角動量。
壓力的升高導致 停滯溫度 升高。對於給定的幾何形狀,溫升取決於轉子排的切向 馬赫數 的平方。當前 渦扇 發動機的風扇以 1.7 馬赫或更高的速度執行,需要大量的遏制和降噪結構來減少葉片損失損壞和噪音。
葉片排在第一級使用速度圖進行設計。速度圖顯示了葉片排和流體的相對速度。
壓縮機中的軸流盡可能接近 1 馬赫,以最大限度地提高給定壓縮機尺寸的推力。切向馬赫數決定了可實現的壓升。
葉片排使流體透過角度 ß 旋轉,更大的旋轉允許更高的溫比,但需要更高的 葉片密度。
現代葉片排具有較低的縱橫比和較高的葉片密度。
壓縮機圖顯示了壓縮機的效能,並可以確定最佳執行條件。它顯示了水平軸上的質量流量,通常以設計質量流量百分比表示,或以實際單位表示。壓升在垂直軸上表示為進氣口和出口停滯壓力的比率。
喘振或失速線識別了壓縮機效能迅速下降的邊界,它確定了給定質量流量下可以達到的最大壓比。效率等高線也繪製出來,以及在特定轉速下執行的效能線
壓縮機效率定義了機器的效能。等溫效率、絕熱效率和容積效率被用來衡量壓縮機的效能。
校正速度
校正質量流量
多級壓縮是為了減少加壓所需的總功輸入。這是透過在壓縮級之間促進中間冷卻器來實現的,目的是使工作溫度更接近等溫壓縮。
執行效率在失速線附近最高。如果下游壓力超過最大可能壓力,壓縮機將失速並變得不穩定。
通常,不穩定性將出現在系統的亥姆霍茲頻率,考慮到下游儲氣室。