Неохлаждаемые (адиабатные) компрессоры.

Схема проточной части ступени первой ступени центробежного компрессора.


Основными элементами центробежного компрессора являются корпус 1 и ротор 2 с установленными на нем рабочими колесами 3. В корпусе закрепляются диффузоры 4, а в многоступенчатых машинах поворотные колена 5 и обратные направляющие аппараты 6 (ОНА). Составными частями корпуса являются всасывающая камера 7 и сборная камера.

Ступенью динамического компрессора называется комплекс элементов компрессора, состоящий из рабочего колеса и диффузора (в многоступенчатом компрессоре в состав ступени входят также поворотное колено и обратный направляющий аппарат). К первой ступени относится также всасывающая камера, к последней ступени компрессора относится сборная камера, которая может выполняться в виде спирального отвода (улитки).

Принцип действия центробежного компрессора Неохлаждаемые (адиабатные) компрессоры..

Сжимаемый газ по всасывающему трубопроводу подводится к всасывающей камере и затем поступает в каналы, образованные лопатками рабочего колеса (РК). Под действием центробежных сил газ отбрасывается к периферии РК. При движении газа в колесе за счет энергии, передаваемой от лопаток РК, увеличивается скорость газа и повышается давление. РК является единственным элементом ступени, в котором энергия подводится к газу из окружающей среды. Во всех остальных (неподвижных) элементах ступени происходит только преобразование энергии, полученной в рабочем колесе.

В диффузоре происходит преобразование кинетической энергии потока газа в потенциальную энергию давления.

После выхода из диффузора в одноступенчатой машине или после последней ступени в многоступенчатой машине газ поступает Неохлаждаемые (адиабатные) компрессоры. в сборную камеру, служащую для сбора потока газа, дальнейшего повышения давления газа и подвода его к нагнетательному трубопроводу.

В многоступенчатых компрессорах для подвода газа к следующей ступени применяется обратный направляющий аппарат.

1 – рабочее колесо (РК); 2 – диффузор; 3 – входное устройство;

4 – обратный направляющий аппарат; 5 –лопатки РК

В неохлаждаемых компрессорах обычно тепловой поток, отводимый в окружающую среду намного меньше мощности, потребляемой компрессором (Qвнеш<

Процесс сжатия газа в нагнетателе в T,S- координатах

Удельная работа Неохлаждаемые (адиабатные) компрессоры. компрессора, затрачиваемая на сжатие газа:

- из 1-го закона термодинамики

;

- из закона сохранения механической энергии

Для неохлаждаемых компрессоров в качестве соответствующего равновесного идеального процесса принимается изоэнтропный процесс 1-2s. Для этого процесса =0 и удельная работа компрессора, затрачиваемая на сжатие газа:

- из 1-го закона термодинамики

;

- из закона сохранения механической энергии

.

Конечная температура реального процесса сжатия больше, чем в изоэнтропном процессе за счет разогрева газа при диссипации энергии: Т2>Т2s.



Таким образом, в компрессоре существует два вида потерь:

- диссипация энергии (потери на трение) - =lтр≡12s2s1;

- потери на разогрев газа (дополнительные затраты работы на сжатие газа за счет увеличения удельного объема газа из-за диссипации энергии) Δlраз≡12s2.

Эти Неохлаждаемые (адиабатные) компрессоры. потери приводят к общим потерям удельной работы Δlк= +Δlраз≡2s2s2s1.

В турбокомпрессорах есть еще потери на трение дисков вращающихся рабочих колес о газ и потери на перетечки через уплотнения, но их пока учитывать не будем.

Показатель политропы сжатия для реальных процессов в неохлаждаемых компрессорах, как и в охлаждаемых, определяется опытным путем и равен

.

Для турбокомпрессоров при k=1,4 =1,45-1,6.

Тогда работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг газа в реальном процессе равна

, Дж/кг.

Как уже отмечалось выше, для оценки энергетической эффективности процессов сжатия используются различные КПД, которые определяют степень приближения реального процесса сжатия к какому-либо теоретическому процессу.

Величина Неохлаждаемые (адиабатные) компрессоры. энергии диссипации , т.е. потерь на трение в элементах компрессора lтр, учитывается гидравлическим (политропным) КПД:

Откуда потери работы за счет диссипации энергии в процессе сжатия, Дж/кг

.

Так как , а , то

.

Откуда

.

Из формулы видно, что при ηг →1 →k. Чем меньше ηг , тем больше отличается от k.

Для учета всех потерь работы Δlк применяется относительный внутренний КПД. Для турбокомпрессоров он равен отношению работы, затраченной на сжатие газа в изоэнтропном процессе сжатия lкs, к работе, затраченной на сжатие газа в действительном процессе сжатия lк, и называется изоэнтропным (адиабатным) КПД:

Видно, что ηoi<ηг.

Зная можно определить удельную энтальпию газа на выходе из неохлаждаемого компрессора в действительном Неохлаждаемые (адиабатные) компрессоры. процессе сжатия 1-2

.

Рассмотрим еще раз потери энергии в неохлаждаемом компрессоре.

Полные потери удельной работы за счет внутренней необратимости процесса сжатия, Дж/кг

.

С другой стороны эти потери равны

.

Из последних двух уравнений получаем выражение для :

.

Для центробежных компрессоров обычно ηoi=ηs= ηад≈0,8;.

ηг≈0,85, ≈1,45-1,6 при k=1,4.


documentavtyuij.html
documentavtzbsr.html
documentavtzjcz.html
documentavtzqnh.html
documentavtzxxp.html
Документ Неохлаждаемые (адиабатные) компрессоры.