Пересчет характеристик компрессора при изменении физических свойств газа
Наиболее часто рабочим телом в компрессоре служит воздух. Однако, кроме воздушных компрессоров, находят применение (особенно за последние годы) различного рода газовые компрессоры, подающие самые разнообразные по своим свойствам газы: кислород, водород, гелий, углекислый газ, природный газ и др. В связи с этим возникает необходимость в пересчете характеристик компрессора при изменении физических констант газа (k, R, ν).
Необходимость пересчета характеристик возникает в основном в двух случаях:
а) после изготовления газового компрессора необходимо испытать его для установления соответствия расчетных и действительных параметров работы. Если на заводе-изготовителе отсутствует требуемый газ, то испытания проводят на воздухе. При этом приходится решать следующую задачу: какими должны быть параметры работы и число оборотов компрессора при работе на воздухе, чтобы при подаче газа он обеспечил расчетные параметры работы;
б ) компрессор, предназначенный для работы на воздухе, предполагается использовать для работы на газе. Часто это связано с необходимостью переделки уплотнений компрессора, которые должны быть абсолютно герметичными, и даже с заменой материала ротора и корпуса, но без изменения проточной части компрессора. В этом случае необходимо по известным характеристикам компрессора при работе на воздухе построить характеристики для работы на газе.
При замене одного рабочего тела другим изменяются: газовая постоянная R, число Re (вследствие изменения коэффициента кинематической вязкости ν) и показатель изоэнтропы k Изменение газовой постоянной R учитывается приведенными характеристиками. Влияние числа Re не рассматривается; предполагается, что режимы работы компрессора находятся в области автомодельности.
Задача решается в следующей постановке: известны характеристики компрессора при работе на газе с физическими константами R0 и k0; необходимо рассчитать характеристики при работе на газе с другими константами R и k.
Возможность выбрать две величины (например, расход газа и отношение давлений) позволяет обеспечить сохранение подобия треугольников скоростей в двух характерных сечениях компрессора (удобно выбрать сечения перед первой и за последней ступенями) и получают уравнения, решающие поставленную задачу о пересчете характеристик компрессора при изменении физических свойств газа.
Разумеется; пересчет характеристик компрессора при изменении физических свойств газа производился в предположении сохранения к.п.д. компрессора (ηП > ηПО), поскольку сохранялось подобие треугольников скоростей.
Рис.20 Характеристики компрессора для различных рабочих тел
Опытные данные по влиянию физических свойств газа на характеристики компрессоров весьма ограничены. В качестве пример на рис.20 приведены характеристики одноступенчатого центробежного компрессора с радиальными рабочими лопастями. При испытании компрессора на воздухе (k = 1,4), углекислом газе (k =1,27), фреоне-12 (k = 1,162) и четыреххлористом углероде (k = 1,11)/ Как следует на рис.20 максимальные значения к.п.д. при разных k отличаются не очень сильно. Например, при переходе от k =1,4 к k = 1,11 к.п.д. увеличивается с 0,825 до 0,87, а при переходе к k =1,27 - до 0,84.