- •Лекция 1
- •Общие сведения и основные понятия о нагнетателях
- •1.1. Основные типы и классификация нагнетателей
- •Нагнетатели объемные
- •1.2. Рабочие параметры нагнетателей
- •1.3. Совместная работа нагнетателя и трубопроводной системы
- •Лекция 2
- •2.1. Применение законов термодинамики к описанию процессов в нагнетателе
- •Интегрируя уравнение 2.2 в интервале 1-2, получаем
- •2.2. Изображение процессов сжатия в диаграммах состояния
- •4.1. Подобие нагнетателей
- •4.2. Коэффициент быстроходности нагнетателя
- •При этом из условий подобия получим
- •Общеприняты следующие формы соотношений между рабочими параметрами
- •4.4. Действительные характеристики нагнетателя при постоянной частоте вращения
- •4.7. Изменение характеристик и регулирование нагнетателей
- •Регулирование изменением частоты вращения вала нагнетателя
- •Регулирование поворотными направляющими лопатками на входе в рабочее колесо
- •4.8. Сводные графики рабочих зон нагнетателей
- •Совместная работа при параллельном и последовательном соединении нагнетателей
- •5.1. Параллельное и последовательное соединение нагнетателей
- •5.2. Неустойчивая работа нагнетателей. Помпаж
- •Вентиляторы
- •7.1. Основные расчетные соотношения и параметры вентиляторов
- •7.2. Центробежные вентиляторы Основные конструктивные элементы центробежных вентиляторов
- •Классификация центробежных вентиляторов
- •Конструкции вентиляторов
- •7.3. Осевые вентиляторы Многоступенчатые осевые машины
- •Основные конструктивные элементы осевых вентиляторов
- •Классификация вентиляторов
- •Конструкции осевых вентиляторов
- •Характеристика осевых вентиляторов
- •Эксплуатационные характеристики вентиляторов и дымососов
- •Влияние механических примесей на работу вентиляторов и дымососов
- •Компрессоры
- •Расчетные соотношения центробежных и осевых ступеней турбокомпрессоров
- •Потери, кпд и мощность турбокомпрессора
- •Термодинамический процесс сжатия в многоступенчатом турбокомпрессоре в h, s-диаграмме
- •Характеристики турбокомпрессоров
- •Конструкции центробежных компрессоров
- •Конструкция осевых компрессоров
- •Струйные компрессоры
- •Поршневые компрессоры Устройство и принцип действия поршневых компрессоров
- •Конструкции поршневых компрессоров
- •Роторные компрессоры
- •Пластинчатые компрессоры
- •Винтовые компрессоры
- •Насосы динамические насосы
- •Центробежные насосы
- •Кавитация при работе центробежных насосов
- •Вихревые насосы
- •Водокольцевые насосы
- •Струйные насосы
- •Поршневые насосы Устройство и принцип действия насоса
- •Конструкции поршневых насосов
- •Роторные насосы
- •Шестеренные насосы
- •Винтовые насосы
- •Пластинчатые насосы
- •7.4. Тягодутьевые устройства тепловых электростанций Вентиляторы и дымососы.
- •Эксплуатационные характеристики вентиляторов и дымососов
- •Влияние механических примесей на работу вентиляторов и дымососов
Потери, кпд и мощность турбокомпрессора
Потери в компрессоре подразделяются на внутренние Δlвнт и внешние Δlвнш .
Внутренние потери определяют совершенство процессов преобразования энергии в элементах проточной части, они вызывают изменения состояния газа (давления, температуры, плотности). К внутренним потерям относится диссипированная энергия (т.е. энергия, переходящая в теплоту в результате трения и других потерь), обусловленная гидравлическими сопротивлениями, т.е. потери, сопутствующие движению газа по проточной части нагнетателя и называемые гидравлическими ΔLг., потери на трение дисков ΔLтр и потери от внутренних протечек ΔLпр. В термодинамических расчетах компрессора определяют следующие гидравлические потери:
ΔLг = ΔLвх + ΔLвых + ,
где ΔLвх , ΔLвых – потери во входных и выходных устройствах; - сумма потерь в ступенях компрессора; - сумма потерь в теплообменниках охлаждаемых компрессоров.
Дисковые потери ΔLтр определяются затратой работы трения в области наружных поверхностей вращающихся дисков компрессора в среде сжатого газа. Потери от внутренних протечек также вызваны затратой работы на сжатие, газа, перетекающего в щелях между вращающимися и неподвижными элементами. В компрессоре различаются утечки газа в щелях между вращающимся рабочим аппаратом и корпусом, утечки газа между направляющим аппаратом и валом. Для уменьшения утечек газа обычно применяются уплотнения лабиринтового типа (рис. 8.4).
Работа лабиринтового уплотнения основана на использовании дросселирования газа через группу последовательно расположенных щелей и камер. В щели потенциальная энергия газа частично преобразуется в кинетическую, а в камере кинетическая энергия потока преобразуется в основном в тепловую энергию из-за потерь на вихреобразование и трение. В специальных компрессорах применяются другие типы бесконтактных уплотнений.
Внешние потери ΔLвнш подразделяются на механические ΔLмех, вызванные затратой работы на преодоление трения в опорных и упорном подшипниках; потери от внешних утечек газа ΔLут через концевые уплотнения вращающегося вала и корпуса компрессора, также обусловленные затратой работы; вспомогательные ΔLвсп, связанные с расходом энергии на привод масляного насоса, регулятора и др., если они приводятся в движение от вала компрессора.
При учете всех потерь энергии, в том числе от внешних утечек газа, приводящих к различию массового расхода на входе и выходе компрессора, необходимо оперировать с отношениями соответствующих мощностей.
Полезная мощность находится по формуле N= mL, где L - полезная работа компрессора, определяемая в зависимости от процессов сжатия политропного, адиабатного или изотермного, кДж/кг; т - массовый расход газа, кг/с, через лопаточный аппарат компрессора.
Внутренняя мощность одноцилиндрового компрессора, передаваемая потоку от ротора и идущая на создание внутренней энергии, Ni = m Li.
Мощность, потребляемая собственно компрессером, Nк = Ni + Nмех, где Nмех - мощность, расходуемая на преодоление механических потерь.
Мощность на валу Nв = Nк + Nвсп, где Nвсп - мощность, расходуемая на привод вспомогательных механизмов, когда они приводятся от вала компрессора.
Мощность, подведенная к двигателю компрессора (располагаемая мощность двигателя), Nдв = Nв / ηдв ηпер, где ηдв и ηпер - КПД двигателя и передачи.
В соответствии с видами потерь в компрессоре различаюттри группы КПД: внутренние - для оценки внутренних потерь, внешние - для оценки внешних потерь и полные - для оценки внутренних и внешних потерь.
Внутренние КПД, выражаемые через мощности компрессоров, равны:
ηпол = Nпoл /Ni ; ηад = Nад /Ni ; ηиз = Nиз /Ni, где Nпoл, Nад, Nиз - мощности соответственно для политропного, адиабатного и изотермного процессов. КПД адиабатный и изотермный соответственно составляют ηад = 0,6 - 0,85; ηиз = 0,5 - 0,85.
Внешние КПД. Механический КПД компрессора
ηмех = Ni /Nк = 1-Nмех / Nк.
Коэффициент утечек по нагнетанию: ηут = (N - Nут ) / N, где Nут = mут L - потери полезной мощности компрессора из-за утечек газа через концевое уплотнение вала. Коэффициент вспомогательных механизмов
ηвсп = Nк /Nв = Nк / (Nк.+ Nвсп ) = 1- Nвсп / Nв.,
где Nв = Nк.+ Nвсп = Ni.+ Nмех.+ Nвсп.
Полный КПД
η = (N - Nут ) / Nв = (N / Ni ) (Ni / Nк ) (Nк / Nв ) (N - Nут ) / N = ηi ηмех ηвсп ηут.
Для турбокомпрессора ηмех = 0,98 – 0,99. ηут = 0,96 – 0,99. Для компрессоров средней и большой мощности ηвсп = 1. КПД зубчатой передачи ηпер = 0,98 – 0,99.