轴流式压气机与轴流式透平的比较

轴流式压气机与轴流式透平的比较通过第3章和本章的讨论，我们可以看出：轴流式压气机与轴流式燃气透平，无论在结构上和工作原理上，都有类似的共同特点。总括起来说，轴流式压气机的工作过程无非就是轴流式燃气透平工作过程的逆向过程而已。因此，在结构上它们必然也是对应地逆置的。通过表5-1对比，可以使我们对这个问题有一个更加明确的认识。表5-1轴流式压气机与轴流式燃气透平的对比项目轴流式压气机轴流式燃气透平在工作原理方面的比较1．它是依靠外界施加的机械外功ly，让压气机的工作叶轮连续地旋转，把外界大气中的空气连续而稳定地吸入到压气机中去，逐级地完成压缩过程。在此同时，空气的温度、压力和焓值都增高了，由此达到把外界施加的机械外功ly，通过工作叶轮传递给空气，使其转化成功为蕴储到高压空气中去的能量1．它是依靠高温高压的燃气，在燃气透平中作连续稳定的绝热流动，使染器逐级地完成膨胀过程，推动工作叶轮旋转。在此同时，燃气的温度、压力和焓值都降低了。由此达到把高温高压燃气中所蕴储的能量，转化成为对外界输出的膨胀轴功lt2．低压空气接受外功进行压缩的过程是在压气机级的装有动叶叶栅的工作叶轮和扩压静叶栅中完成的。在Ωt>0的压气机级中，外界通过工作叶轮传递给空气的压缩轴ly中，一部分被用来增加气流绝对速度的动能，另一部分被用来使空气在工作动叶栅中直接增加，当时ly=u·(c2u-c1u)=(c22-c12)/2+(w12-w22)/2当空气在动叶栅中直接增压时，将表现为在动叶叶栅中气流相对速度会逐渐降低下来。在扩压静叶栅中，气流与外界没有机械功量和热能的交换，高速气流在流经其中时，绝对速度的动能将逐渐降低，而转化成为空气的压力势能，从而达到增压的目的2．高温高压燃气的膨胀作功过程是在透平级的喷嘴环(静叶栅)和装有动叶叶栅的工作叶轮中完成的。在静叶栅中气体的膨胀过程并不直接对外作功，它只是使燃气的绝对速度增高，燃气的部分焓值降将转化成为燃气绝对速度动能的增加在冲动式透平的动叶叶栅中，燃气不再继续发生膨胀，气流的相对速度将维持不变，但绝对速度却降低了与此同时，通过工作叶轮、燃气对外作出机械轴功，它的数量是ly=u(c1u+c2u)=(c12-c22)/2即工作叶轮所获得的机械轴功量，完全是由燃气流过动叶叶栅时绝对速度动能的降低转化而来的。在反动式透平的动叶叶栅中，燃气还会进一步发生膨胀，那时气流的相对速度增高了，但绝对速度却仍然是下降的。与此同时，通过工作叶轮，燃气对外界作出了机械轴功，它的数量是lt=u(c1u+c2u)=(c12-c22)/2+(w22-w12)/2即工作叶轮所获得的机械功量是由两部分能量转化过来的。一部分是由气流流过动叶栅时绝对速度动能的降低转化而来的；另一部分则是由气流在动叶栅中继续膨胀时所发生的膨胀轴功转化过来的。而后者的数值在扣除了摩擦等不可逆能量损失后，就等于气流流过动叶栅时相对速度动能的增量续表项目轴流式压气机轴流式燃气透平在工作原理方面的比较3．在Ωt>0的压气机级中，气流速度三角形的图形为：它的特点是：∣w1∣>∣w2∣∣c1∣<∣c2∣∣β1∣<∣β2∣∣α1∣>∣α2∣在动叶叶栅中气流折转角ε较小3．在反动式透平级中，气流速度三角形的图形为：它的特点是：∣w1∣<∣w2∣∣c1∣>∣c2∣∣β1∣>∣β2∣∣α1∣<∣α2∣在动叶叶栅中气流折转叫ε很大在工作原理方面的比较4.整台压气机压缩过程的焓熵图是：4.整台燃气透平膨胀过程的焓熵图是：5.压气机的等熵压缩效率：式中5.燃气透平的等熵膨胀效率：式中6.压气机的压缩轴功6.燃气透平的膨胀轴功续表项目轴流式压气机轴流式燃气透平在栅等结够方面的比较1．从结构上来说，空气在压气机中经受压缩而从外界接受外功的基本单位是压气机级，它是由一列装有动叶栅的工作叶轮和一排扩压静叶栅彼此串联而成的，即由图可直压气机动叶片的旋转方向是从背指向叶腹的1．从结构上来说，燃气在透平中发生膨胀而对外作功的基本单位是透平级的，它是由一拍喷嘴环(静叶栅)和一个装有动叶栅的工作叶轮彼此串联而成的，即由图可知透平动叶片的旋转方向是从叶腹指向叶背的2．在Ωt>0的压气机中，动叶栅和扩压静叶栅的流道截面，在沿气流的流动方向上都是做成逐渐扩张形的，如图3-7所示。动叶的弯曲角θ不能做得很大2．在反动式透平中，静叶栅和动叶栅的流道截面，在沿气流的流动方向上，都是做成逐渐收缩的收敛形的，如图5-17所示。动叶的弯曲角θ可以做得比较大 3．动叶的运动方向是与气流流过动叶栅时作用在其上的切向推力Pu的方向刚好相反。也就是说，动叶是沿着由叶背指向叶腹的方向作切向运动的。因而当空气流过动叶栅时，慰藉必须有机械功作用在工作叶轮上，并传递给流动的空气由于在燃气轮机压气机是由燃气透平直接带动的，即两者的旋转方向彼此相同，这就要求在燃气轮机中压气机动叶的弯曲方向必须与透平动叶的弯曲方向相反，当然静叶的弯曲方向也是如此3．动叶的运动方向是与气流流过动叶栅时，作用在其上的切向推力Pu的方向相一致，也就是说，动叶是沿着叶腹指向叶背的方向作切向运动的。因而当气流流过动叶栅时，可以推动工作叶轮旋转而对外界作出机械功续表项目轴流式压气机轴流式燃气透平在栅等结够方面的比较4．由于空气在压气机中的压缩作用，气流的容积将不断减小，因而就整台压气机的通流部分来说，流道的纵剖面形状是做成逐渐收敛形的，即在沿气流流动的轴向方向，叶栅的高度是不断缩短的，如下图所示4．由于燃气在透平中的膨胀作用，气流的容积将不断增大，因而就整台透平的通流部分来说，流道的纵剖面形状是做成逐渐扩张形的，既在沿气流流动的轴向方向，叶栅的高度是不断地增高的，