Билет 1

1.Конструкц., принцип действия и безразмерные размеры центробежного холл. Км.

Основными рабочими органами турбокомпрессоров являются колеса. В них механическая энергия от лопаток передается пару холодильного агента. В зависимости от направления движения потока за рабочим колесом, компрессоры бывают осевые, вихревые, центробежные и др. Наибольшее распространение получили центробежные компрессоры.

Конструкция и принцип действия центробежного компрессора

Компрессор состоит из корпуса с горизонтальным разъемом и верхней крышки. В корпусе и крышке на опорных подшипниках вращается вал. На валу насажено одно или несколько рабочих колес. В компрессоре кроме вала и рабочих колес все остальные элементы неподвижные.

За рабочими колесами в корпусе и крышке расположены диффузоры. Диффузор представляет собой объем между боковыми поверхностями. За диффузором имеется участок кольцевого поворота. После участка кольцевого поворота расположен обратный направляющий аппарат(ОНА). В ОНА имеются лопатки, причем угол закрутки лопаток противоположный углу закрутки рабочего колеса. Рабочее колесо, диффузор, участок кольцевого поворота, ОНА составляют одну ступень сжатия в компрессоре.

В компрессоре столько ступеней сжатия, сколько рабочих колес. В каждой ступени сжатия давление повышается на небольшую величину. Для аммиака на 0,5-1 атмосферы, для хладонов на 1-2 атмосферы.

Перед первым рабочим колесом имеется специальное входное устройство в виде улитки или спирали Архимеда.(рис.41)

Между собой ступени уплотняются бесконтактными лабиринтными уплотнениями.(рис.42). Для предотвращения осевого сдвига вала на нем установлен разгрузочный поршень-думмис.

Принцип действия. Пар холодильного агента после испарителя поступает во входное устройство, где ему придается осевое направление. Далее после входного устройства поток поступает на лопатки первого рабочего колеса со стороны вала. Рабочее колесо вращается с большой скоростью 10-12 тыс. оборотов в минуту, захватывает его и придает ему механическую энергию. На лопатках рабочего колеса возникают центробежные силы инерции. Под действием центробежных сил инерции поток выбрасывается с лопаток рабочего колеса в диффузор в радиальном направлении. В диффузоре резко снижается скорость и увеличивается давление. Из диффузора поток поступает в участок кольцевого поворота, где его направление меняется на противоположное (на 180 градусов). После участка кольцевого поворота поток холодильного агента направляется на лопатки обратно направляющего аппарата (ОНА). В ОНА происходит раскручивание потока и придание потоку осевого направления. Из ОНА первой ступени поток в осевом направлении поступает на лопатки второго рабочего колеса и все процессы повторяются. После диффузора последней ступени пар выбрасывается в выходное устройство компрессора.

Преимущества центробежных компрессоров

1.Более высокие объемные и энергетические показатели при холодопризводительности более 1500кВт.

2.Практически полная уравновешенность конструкции. Могут работать без фундамента вообще.

3.Отсутствие пульсации потока.

4.Значительно меньший унос масла в систему.

5.Так как отсутствуют пары трения, то такие компрессоры обладают высокой надежностью и долговечностью конструкции.

6. Возможность использования одного компрессора для многоступенчатого сжатия. Сколько в компрессоре рабочих колес столько ступеней сжатия.

Недостатки центробежных компрессоров

1.Сложность , трудоемкость изготовления компрессора.

2. Необходимость установки мультипликатора, т.к это большие аппараты. 10-12 тыс. оборотов в минуту.

3.Худшие объемные и энергетические показатели при холодопризводительности меньше 1500кВт.

4.Небольшой диапазон регулирования производительности до 60%-80%(на 20%-40%).

5.При значительном уменьшении производительности компрессора может наступить режим помпажа.

Помпаж-срыв потока с лопаток рабочего колеса и движение потока в противоположном направлении. Работа компрессора в режиме помпажа недопустима.

Безразмерные параметры турбокомпрессоров

В расчетах центробежных КМ используют безразмерные параметры. При сжатии одного и того же рабочего в-ва в геометрически подобных ступенях и на газодинамических подобных режимах работы безразмерные параметры будут одинаковыми. Х-рным геометрическим размером считается наружный диаметр рабочего колеса , х-рной скоростью – окружная скорость колеса на диаметре , характерной плотностью – плотность торможения при входе в ступень.

Безразмерные геометрические размеры определяют делением соответствующих размеров на диаметр . Они обозначаются теми же символами, что и действительные размеры, но с чертой сверху:

;

Важный геометрический размер рабочего колеса центробежного КМ – безразмерная ширина лопатки при входе на диаметре:

Безразмерные скорости определяются делением скоростей на окружную скорость:

;

Тильдой сверху обозначаются безразмерные относительные скорости. Важнейшими безразмерными скоростями в теории центробежных КМ является коэффициент теоретической работы:

и коэффициент расхода

Условный коэффициент расхода

Условная скорость определяется по плотности торможения при входе в ступень

В результате условный коэффициент расхода записывается так:

Безразмерные плотности определяются делением плотностей в х-рных сечениях на плотность торможения при входе в ступень и обозначаются

Критерием гидродинамического подобия потоков рабочего в-ва служит число Маха, равное отношению скорости потока в данном сечении скорости в данном сечении к скорости звука в движущемся в-ве:

;

Этот важный критерий определяет отношение скорости передачи возмущений в в-ве, определяемой колебанием молекул, и скорости движения потока. Режим, при котором скорость потока ровна скорости звука, т.е. М=1, является критическим, т.к. начиная с него возмущения могут передаваться только вниз по потоку. Течение в-в при сопровождается обычно потерями, связанными с волновым сопротивлением, проявляющимся в возникновении скачков уплотнения и связанных с ними необратимостей.

Используя метод условных температур, можно определить приближенно скорость звука:

_{Газодинамическое подобие процессов в ступени центробежного КМ определяется условным числом Маха по окружной скорости}

Производительность центробежного КМ х-зуется условным числом Маха во входном сечении

Производительность отдельной ступени х-уется условным числом Маха при входе в колесо