Установка для демонстрации помпажа осевого компрессора

 

Изобретение относится к средствам обучения, в частности к учебным установкам, предназначенным для демонстрации и раскрытия физической сущности явления помпажа осевого компрессора. Целью изобретения является многократная демонстрация и моделирование явления помпажа путем теплового дросселирования компрессора. Достижение упомянутой цели обеспечивается применением в установке электрических подогревателей, установленных за компрессором. Для возбуждения помпажных колебаний при работе компрессора постепенно увеличивают температуру воздуха за компрессором. Увеличение объема воздуха снижает пропускную способность дроссельного устройства. Увеличивающееся в ресивере давление приводит к возникновению помпажа срывным явлением в компрессоре с резким падением напорности ступени и выбросом части воздуха через входное устройство. Процесс обратного течения воздуха сопровождается звуковым хлопком и наглядно визуализируется уменьшением объема ресивера. 1 ил.

Изобретение относится к средствам обучения, в частности к учебным установкам, предназначенным для демонстрации и раскрытия физической сущности явления помпажа осевого компрессора в лабораторных условиях.

Известна установка для демонстрации помпажа осевого компрессора (см. авт. свид. СССР N 1744558/23, кл. G 01 M 9/00, 1990 г.), содержащая осевую компрессорную ступень с входным устройством, электропривод, корпус, присоединенный к компрессору ресивер, выполненный в виде тонкостенной резиновой оболочки с защемленными краями, и дроссельное устройство с подвижным регулирующим элементом, который перемещается в осевом направлении с помощью специального механизма.

Однако такая установка позволяет моделировать помпаж низконапорного компрессора, возникающий только за счет его расходного дросселирования. Одной же из основных причин, вызывающих помпаж осевого компрессора на реальных газотурбинных двигателях (ГТД), является его тепловое дросселирование.

Задачей изобретения является создание установки, позволяющей наглядно многократно демонстрировать и моделировать явление помпажа низконапорного осевого компрессора путем его теплового дросселирования.

Это достигается введением в установку электрических подогревателей воздуха, располагаемых за коммпрессором.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемой установки. Она состоит из осевой компрессорной ступени 1 с входным устройством, электропривода 2, корпуса 3, присоединенного к компрессору ресивера 4, выполненного в виде тонкостенной резиновой оболочки с защемленными краями, дроссельного устройства 5 с подвижным регулирующим элементом 6, который перемещается в осевом направлении с помощью механизма 7, электрических подогревателей воздуха 8.

Установка работает следующим образом.

Сжатый в компрессорной ступени 1 воздух подается в ресивер 4. Дроссельное устройство 5, имитирующее сопротивление газовоздушного тракта реального ГТД, находится в открытом промежуточном положении. При течении холодного воздуха в газовоздушном тракте установки пропускная способность открытого дроссельного устройства 5 обеспечивает бессрывной режим работы ступени.

Для возбуждения помпажных колебаний необходимо увеличить температуру воздуха за компрессором, увеличивая этим его удельный объем, это вызовет снижение пропускной способности дроссельного устройства 5 и противодавление за компрессором, что, в свою очередь, приведет к срыву потока с лопаток рабочего колеса либо направляющего аппарата.

Увеличение сопротивления проходу воздуха в дроссельном устройстве приведет к торможению потока и к накоплению воздуха в ресивере, объем которого за счет деформации упругой оболочки увеличится. После срыва потока в компрессорной ступени ее напорность резко уменьшается и накопившийся в ресивере объем воздуха, давление которого по-прежнему равно давлению за ступенью при ее предсрывном режиме работы, устремится в направлении, противоположном нормальному движению воздуха в компрессоре. Процесс обратного тока воздуха через компрессор сопровождается звуковым хлопком и наглядно визуализируется уменьшающимся объемом ресивера. После того как давление воздуха в ресивере уменьшится, описанный процесс повторится, при этом положение регулирующего элемента 6 дроссельного устройства 5 должно быть неизменным.

Частота помпажных колебаний зависит от упругости выбранной оболочки ресивера, напорности компрессора и степени подогрева воздуха (мощности подогревателей).

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПОМПАЖА ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА, содержащая низконапорный осевой компрессор, привод компрессора и ресивер, снабженный дроссельным устройством на выходе, выполненный в виде тонкостенной податливой резиновой оболочки и прикрепленный к компрессору, отличающаяся тем, что она снабжена электрическими подогревателями воздуха, установленными за компрессором.

РИСУНКИ

Рисунок 1