Стр. 18 - Расчет характеристик газотурбинных двигателей в условиях загрязненного воздуха методом малых отклонений

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ
ЗАГРЯЗНЕННОГО ВОЗДУХА МЕТОДОМ МАЛЫХ ОТКЛОНЕНИЙ
16
Капли жидкости, пройдя канал воздухозаборника, поступают в компрессор,
где продолжают дробиться вследствие появления значительной по величине
составляющей окружной скорости обдува. За входным направляющим аппаратом
(ВНА) среднемассовый диаметр капель имеет значение 40 - 50 ⋅ 10-6 м (при размере
капель 50 - 60⋅10-6 м перед ВНА), а за первым рабочим колесом компрессора 30 ⋅ 10-6 м.
На последующих ступенях дробление капель прекращается, так как скорости
обдува становятся меньше, чем за первым рабочим колесом. При большой
водности потока на поверхности лопаток образуется жидкая пленка, которая может
срываться воздушным потоком с выходных кромок. Сорванные с лопатки капли
дробятся в осевом зазоре, и их размеры находятся в пределах 15 - 20⋅10 -6 м.
Установлено, что дисперсный состав капель на входе в двигатель
определяется формой канала воздухозаборника, т.е. каждому типу
воздухозаборника будет присуща своя дисперсность потока. Для
воздухозаборников с коллекторностью 10 - 15% среднемассовый диаметр
капель на входе в двигатель обычно находится в пределах 50 - 60⋅10-6 м. В
двухфазном потоке мелкие капли следуют практически по линии тока газового
потока, и при взаимодействии с лопатками ротора и статора они осаждаются у
носика лопаток, растекаясь в виде тонких пленок по корытцу и спинке. При
этом испарение капель и отложение солей происходит на первых ступенях
компрессора. Крупнодисперсная фракция, содержащая основную массу жидкой
фазы, при движении по тракту компрессора имеет траекторию движения,
значительно отличающуюся от траектории несущей среды. Как показывают
исследования, большая часть крупных капель выпадает на корытце лопаток,
отложение солей происходит на большей длине воздушного тракта
компрессора.
Капельная жидкость при прохождении через ступени компрессора
подвергается интенсивному тепловому воздействию, в результате которого
мелкие капли обезвоживаются и превращаются в частицы соли. Крупные капли
уменьшаются в диаметре вследствие испарения влаги. В итоге в потоке
остаются мелкие капли и частицы соли, которые поступают в камеру сгорания.
Наиболее существенное влияние на испарение капель оказывает их начальный
диаметр. Капли в мелкодисперсном потоке быстрее подвергаются прогреву до
температуры равновесного испарения, поэтому в компрессоре полностью
испаряется влага из капель со среднемассовым диаметром не более 20 ⋅ 10-6 м,
испарение же остальных капель происходит в камере сгорания. Таким образом,
отложение крупнодисперсной фракции на средних ступенях компрессора
оказывает более заметное влияние на параметры двигателя, чем
мелкодисперсная, которая осаждается на крупных лопатках первых ступеней
или превращается в сухую соль уже в самом начале воздушного тракта
компрессора.