Почему коэффициент сжатия компрессора газотурбинного двигателя влияет на давление торможения?

Это может быть просто недоразумением с моей стороны, но в идеальном цикле Брайтона поток через компрессор и турбину изоэнтропический, что означает Δ с "=" 0 . Однако, как правило, вам дается степень сжатия компрессора для расчета давления застоя на выходе, т.е.

п с р п 03 п 02 ,
где станция 3 - выход, а станция 2 - вход. Это не имеет для меня совершенно никакого смысла. В изоэнтропическом процессе давление застоя постоянно , поэтому я не понимаю, как может быть соотношение. Я понимаю , что давление в компрессоре увеличивается из-за сжатия воздуха и повышения температуры, но эти две точки зрения кажутся противоречивыми.

Ответы (3)

Под стагнационным давлением я предполагаю, что вы имеете в виду общее давление. Застой - это не термин, обычно используемый в характеристиках газотурбинных двигателей, он чаще используется в аэродинамике. Компрессор увеличивает общее давление, потому что вращающиеся лопасти совершают механическую работу над жидкостью.

Пара других комментариев, чтобы объяснить более подробно;

Во-первых, поток в компрессоре не является изоэнтропическим. Это было бы только в том случае, если бы компрессор был на 100% эффективен. Фактически эффективность рассчитывается по степени неизоэнтропии. Эффективность определяется изоэнтропическим повышением температуры, которое могло бы произойти при заданном повышении общего давления, деленным на фактическое общее повышение температуры. Эффективный компрессор обеспечивает такое же повышение давления при меньшем повышении температуры. Хотя вы можете подумать, что более высокая температура на выходе была бы хорошей, потому что это означало бы, что мы могли бы сжигать меньше топлива, большее повышение температуры на компрессоре потребовало бы большей мощности на валу для сжатия воздуха, который забирается из турбины и означает выход из турбины. газ теперь холоднее и имеет более низкое давление и теперь не может создавать такую ​​же тягу.

Во-вторых, давление застоя не является постоянным (даже если оно было 100% изоэнтропическим). Это может иметь место в потоке жидкости, где не происходит обмена энергией, но в компрессоре вращающиеся лопасти совершают работу над жидкостью. Это увеличивает его общее давление. Площадь на входе и выходе определяют его скорость (вместе с плотностью). Различные площади, изменения плотности и общего давления означают, что статическое давление также неодинаково на входе и выходе.

Я подозреваю, что вы пытались сопоставить реалии настоящего реактивного двигателя с идеальными условиями цикла Брайтона. Это все равно что указать, что воздух на самом деле не идеальный газ. Что ж, поведение каждой из этих вещей очень близко к идеальным моделям, которые мы создали для них.

Компрессор использует энергию вращения вала для преобразования медленно движущегося или стоячего воздушного потока в поток высокого давления. С другой стороны, турбина использует высокоскоростной поток воздуха (или воды), чтобы заставить вал вращаться, чтобы генерировать мощность на валу для ряда применений, в основном для производства электроэнергии, но, как и в самолетах, часть вырабатываемой энергии используется для мощность компрессора в том же реактивном двигателе.

Другой способ взглянуть на это таков: энергия вкладывается в компрессор, а в турбину энергия выходит. Также для компрессора поток воздуха низкого давления входит, но выходит поток высокого давления. В турбину входит поток высокого давления, а выходит поток низкого давления.

Более подробное объяснение требует сначала понимания нулевого и первого законов термодинамики.

Обратите внимание, что компрессоры работают только с воздухом, эквивалентом для воды или другой жидкости является насос.