03-07-2024 - Energy systems - Axial compressors [EN]-[IT]

~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

ENGLISH
03-07-2024 - Energy systems - Axial compressors [EN]-[IT]

Axial compressors

When used
Axial compressors are used when a high flow rate of fluid must be compressed.
The shape of an axial compressor has the following characteristics:
-small radial dimensions of the machine
-relatively larger longitudinal dimensions compared to other compressor models
Axial compressors are designed to handle high volumetric flow rates and often consist of multiple stages (a configuration called multi-stage). This construction allows them to achieve significant compression ratios and handle large volumes of fluid, making them ideal for applications such as jet engines and gas turbines.
The volumetric flow rates are greater than 1 m3/s.

Geometric configuration
The axial compressor consists of a rotor and a stator.
The rotor has a shaft onto which the discs of the rotating blades are keyed.
The stator is a casing where the stator blades are fixed.
The more we advance with the stages, the more the height of the blades is reduced.
Below is a sketch of an axial compressor.

NOTE: The stator has the task of spreading the fluid current by transforming the kinetic energy that the fluid possesses at the exit of the impeller into pressure energy.

Below is the expression of the work of an axial compressor

Below is the expression of the pressure coefficient of an axial compressor

Below is the expression of the degree of reaction of an axial compressor

operating characteristic curves
First, it is important to understand that the curve of the axial compressor is much steeper than that of the centrifugal compressor.
This generates the following consideration. Under conditions of regulation of the compression ratio ρ, in axial compressors the flow rate remains approximately constant, while it also varies greatly in centrifugal compressors.
Below is a sketch of an example graph

Conclusions
The operating principle of an axial compressor is as follows. The gas is accelerated through a series of stages made up of rotating blades (rotors) and fixed blades (stators).

Request
Did you know that axial compressors are used in jet engines used in aeronautics?

ITALIAN
03-07-2024 - Sistemi energetici - I compressori assiali [EN]-[IT]

I compressori assiali

Quando vengono utilizzati
I compressori assiali si utilizzano quando si deve comprimere un’elevata portata di fluido.
La forma di un compressore assiale ha le seguenti caratteristiche:
-dimensioni radiali della macchina contenute
-ingombro longitudinale relativamente più grande rispetto agli altri modelli di compressori
I compressori assiali sono progettati per gestire portate volumetriche elevate e spesso sono costituiti da più stadi (configurazione chiamata pluristadio). Questa costruzione permette loro di ottenere rapporti di compressione significativi e di gestire grandi volumi di fluido, rendendoli ideali per applicazioni come motori a reazione e turbine a gas.
Le portate volumetriche sono superiori a 1 m3/s.

Configurazione geometrica
Il compressore assiale è formato da un rotore e da uno statore.
Il rotore ha l’albero sul quale sono calettati i dischi delle palette giranti.
Lo statore è un involucro dove sono fissate le pale statoriche.
Più avanziamo con gli stadi e più si riduce l’altezza delle pale.
Qui di seguito uno schizzo di un compressore assiale.

NOTA: Lo statore ha il compito di diffondere la corrente fluida trasformando l’energia cinetica che il fluido possiede all’uscita della girante in energia di pressione.

Qui di seguito l’espressione del lavoro di un compressore assiale

Qui di seguito l’espressione del coefficiente di pressione di un compressore assiale

Qui di seguito l’espressione del grado di reazione di un compressore assiale

curve caratteristiche di funzionamento
Per prima cosa è importante comprendere che la curva del compressore assiale è molto più ripida di quella del compressore centrifugo.
Questo genera la seguente considerazione. In condizioni di regolazione del rapporto di compressione ρ, nei compressori assiali la portata rimane circa costante, mentre varia anche di molto nei compressori centrifughi.
Qui di seguito uno schizzo di un grafico esemplificativo

Conclusioni
Il principio di funzionamento di un compressore assiale è il seguente. Il gas viene accelerato attraverso una serie di stadi costituiti da pale rotanti (rotori) e pale fisse (statori).

Domanda
Lo sapevate che i compressori assiali sono utilizzati nei motori a reazione utilizzati in aeronautica?

THE END