logo
Теория авиационных двигателей (РИО)

3.4. Изображение процесса сжатия воздуха в ступени в p, V- и t,s- координатах

Изобразим процесс повышения давления воздуха в ступени компрессора в р,v- иT,s- координатах (рис. 3.6).

Горизонтальные линии р= р1,р = р2ир = р3 вр,v- координатах соответствуют давлению воздуха перед РК, за РК и за ступенью. Точка1изображает состояние воздуха на входе в ступень. Линии12и23соответствуют процессам повышения давления в РК и НА.

Рис. 3.6. Изображение процесса сжатия

воздуха в ступени в p,v иT,s - координатах

В авиационных компрессорах теплообмен между потоком в компрессоре и окружающей средой пренебрежимо мал. Если бы, кроме того, воздух в компрессоре был бы лишен вязкости, то процесс повышения давления в ступени протекал бы при постоянной энтропии, т. е. по адиабате (линии 13ад).

В действительности выделение теплоты, связанной с трением в процессе сжатия при практическом отсутствии теплообмена с окружающей средой, приведет к некоторому увеличению температуры за ступенью по сравнению с температурой, достигаемой в адиабатном процессе. В результате реальный процесс сжатия изобразится линиями 13,расположенными правее адиабаты, а температураТ3 за ступенью окажется вышеТ3ад.

Если принять, что увеличение энтропии в результате выделения теплоты трения определяется равенством , то суммарная теплота трениябудет связана с изменением энтропии в реальном процессе1-3условием

,

откуда следует, что величина Lrможет быть выражена вT,s- диаграмме площадью, лежащей между линией 1-3 и осью абсцисс.

Согласно уравнению Бернулли, работа, затрачиваемая на вращение колеса ступени, равна

,

где политропная работа сжатия (повышения давления) в ступени. Из рис. 3.6 видно, что эта работа превышает работу повышения давления в адиабатном процессе13ад, равную, на величину, эквивалентную заштрихованной площади, лежащей между кривыми13ади13. Обозначим эквивалентную ей работу символом ΔLr. Поскольку это увеличениеLп.стпо сравнению сLад.стявляется следствием выделения теплоты трения, то в теории компрессоров его принято называтьтепловым сопротивлением.

С учетом сказанного обобщенное уравнение Бернулли для ступени компрессора может быть записано в данном случае в виде

,

откуда следует, что вредная роль гидравлических потерь проявляется в компрессорах двояко: как непосредственно в виде затраты работыLrна преодоление гидравлических сопротивлений, так и дополнительно в виде теплового сопротивления ΔLr.