§ 96. Основные параметры центробежных компрессорных машин

Режим работы ЦКМ характеризуется начальным состо­янием газа, его конечным давлением, производительностью, потреб­ляемой мощностью, а для машин с водяным охлаждением также расходом и начальной температурой охлаждающей воды.

За начальные принимают параметры газа вблизи входа во вса­сывающий патрубок машины: абсолютное давление рн ат, началь­ная температура f(°C) и относительная влажность <рн.

Массовая производительность G (кг/мин) — масса газа, заса­сываемого в единицу времени через сечение всасывающего патруб­ка, исключая газ, подсасываемые из различных полостей машины. Объемная производительность Q связана с массовой производи­тельностью формулой

G

Q =——— м3/мин,

рн

.где рн—начальная плотность газа, кг/м³.

За конечное давление газа рк ат принимают давление вблизи выхода из нагнетательного патрубка. Степенью сжатия в называется отношение рк/рн

Для процесса сжатия важнейшими 'показателями являются физические свойства данного газа: газовая постоянная R и показатель адиабаты k.

К газодинамическим характеристикам машин относятся три ве­личины: конечное давление рк или повышение давления Ар==рк—ри, потребляемая мощность Ny и коэффициент полезного действия по-литропного т]пол или изометрического т)из сжатия.

За потребляемую мощность Na (кВт) принимают мощность на муфте привода компрессорной машины.

Газодинамические характеристики в виде графиков получают в результате испытаний машин на заводском стенде или на месте их установки.

§ 97. Принцип действия центробежной компрессорной машины

Центробежные компрессорные машины по принципу действия относятся к классу энергетических турбомашин — машин лопаточ­ного типа. Машина состоит из одного или нескольких рабочих ко­лес, насаженных на вал ротора и вращающихся в замкнутом, оп­ределенной формы, корпусе. Сжатие и нагнетание газа происходит под действием центробежной силы, развиваемой при вращении ротора в каналах между лопатками рабочего колеса.

Принцип работы этих машин аналогичен работе центробежного насоса. Разница состоит в том, что при повышении _давления газ сжимается, увеличивается его плотность, а плотность жидкости остается практически постоянной.

При вращении рабочего колеса на стороне входа образуете» разрежение, вследствие этого газ непрерывно поступает из вса­сывающего трубопровода в каналы между лопатками рабочего колеса. В рабочем колесе газ под действием центробежной силы отбрасывается от центра к внешней окружности, происходит повы­шение плотности и увеличение скорости газа. Попав из рабочего колеса в корпус, имеющий форму диффузора, газ значительно сни­жает свою скорость, в результате чего возрастает его давление. В многоступенчатых машинах газ .по выходе из рабочего колеса первой ступени попадает в диффузор, а затем по направ­ляющим каналам—на рабочее колесо следующей ступени. Прой­дя аналогичным путем последовательно все ступени, сжатый газ попадает в спиральный корпус, а из него—в нагнетательный тру­бопровод.

На осуществление сжатия расходуется энергия приводного дви­гателя машины. Сжатие газа сопровождается повышением его тем­пературы. В каждой ступени центробежной компрессорной машины идеальным является процесс адиабатного сжатия газа. Действи­тельное количество подводимой энергии от двигателя больше, чем требуется для адиабатного сжатия газа. Дополнительная энергия затрачивается на преодоление трения в каналах рабочего колеса, диффузора и корпусе, а также трения колесных дисков в среде сжи­маемого газа. Вся дополнительно подводимая энергия превраща­ется в тепло, что ведет к дополнительному повышению темпера­туры газа.

Сжимаемый газ охлаждают в турбокомпрессорах введением воды в специальные камеры, окружающие рабочие колеса, или в отдельно расположенных холодильниках.

Более эффективным является охлаждение газа в межступенча­тых холодильниках. При этом процесс сжатия газа в турбокомпрес­соре от начального давления на входе в машину до конечного дав­ления в нагнетательном трубопроводе приближается к изотермиче­скому.