Thermodynamique du Compresseur

La plupart des avions de passagers et militaires modernes sont alimentés parmoteurs à turbine à gaz, également appelés moteurs à réaction. Tous les types de moteurs à réaction ontcertaines pièces en commun.Tous les moteurs à réaction ont un compresseur pouraugmenter la pression de l’air entrant. Il existe actuellement deux conceptions de compresseurs microprincipaux sur les moteurs à réaction: le compresseur axial, dans lequel l’air circule parallèlement à l’axe de rotation, et le compresseur centrifuge, dans lequel l’air est tourné perpendiculairement à l’axe de rotation. Dans la conception, le travail du compresseur est d’augmenter la pression du débit. Nous mesurons l’augmentation par la pressurisation du compresseur (CPR), qui est le rapport de la pression totale de l’air pt sortant du compresseur à la pression de l’air entrant dans le compresseur. Ce chiffre est toujours supérieur à 1,0.En référence à notre numérotation des stations, l’entrée du compresseur est la station 2 et la station de sortie du compresseur 3.Le CPR est égal à pt3 divisé par pt2, comme indiqué sur la glissière.

Pour produire l’augmentation de pression, le compresseur doit effectuertravailler sur le débit. Dans le compresseur axial, des cascades de petites ailes sont montées sur un arbre qui tourne à une vitesse élevée. Plusieurs rangées, ou étages, sont généralement utilisées pour produire une RCP élevée, chaque étage produisant une petite augmentation de la pression. Dans le compresseur centrifuge, une augmentation de la pression résulte de la rotation du flux radialement, rayonnant ou convergeant vers un centre commun.Comme aucune chaleur externe n’est ajoutée ou extraite du compresseur pendant l’augmentation de la pression, le processus est intropique. La température totale Tt3 / Tt2 à travers le compresseur est liée au rapport de pression par les équations d’écoulement isentropique.

où gam est le rapport deles chaleurs spécifiques.

Des travaux doivent être effectués pour faire tourner l’arbre sur lequel est monté le compresseur. De la conservation de l’énergie, le travail du compresseur par masse de flux d’air CW est égal à la variation de l’enthalpie spécifique ht du flux de l’entrée à la sortie du compresseur.

Le terme “spécifique” signifie par masse de flux d’air. L’enthalpie à l’entrée et à la sortie est liée à la température totale Tt à ces stations.

En effectuant une petite algèbre, on arrive à l’équation:

qui relie le travail requis pour faire tourner le compresseur au rapport de pression du compresseur, à la température totale entrante, à certaines propriétés du gaz et à un facteur d’efficacité nc. Le facteur d’efficacité est inclus pour tenir compte de la performance réelle du compresseur par opposition à la performance isentropique idéale. Dans un monde idéal, la valeur de l’efficacité serait de 1,0 ; en réalité, elle est toujours inférieure à 1.0.So des travaux supplémentaires sont nécessaires pour surmonter l’inefficacité du compresseur pour produire une RCP souhaitée. Le travail est fourni par la turbine de puissance, qui est connectée au compresseur par l’arbre central.

Notez que le CPR est lié au rapport de température totaleà travers le compresseur. Puisque le CPR est toujours supérieur à 1,0 etla valeur de gam, le rapport des chaleurs spécifiques, est d’environ 1,4 pour l’air, le rapport de température totale est également supérieur à 1,0.L’air se réchauffe lorsqu’il traverse le compresseur.Il y a des limites de température sur les matériaux du compresseur.Sur certains moteurs, la température à la sortie du compresseur devient une contrainte de conception, un facteur limitant les performances du moteur.Vous pouvez maintenant utiliser l’ingénierie pour étudier les effets de différents matériaux sur le fonctionnement du moteur.

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