ГКС – 1
Конспект для машинистов тк
2009г.
Тема 3. Центробежные нагнетатели Принцип действия центробежного нагнетателя
Нагнетателями природного газа принято называть машины со степенью сжатия большей 1,1 и не имеющих устройств для охлаждения газа.
Центробежный нагнетатель представляет собой лопаточное колесо, расположенное в спиральном корпусе. При вращении колеса поступивший в центр его газ отбрасывается в сторону, подобно тому как отлетает камень, оторвавшийся при вращении от веревки, к которой он был привязан.
Двигаясь по каналам между лопатками вращающего колеса, газ от действия центробежной силы увеличивает свою скорость и сжимается. При этом каждая частица газа участвует в двух основных
Рисунок 1 – Рабочее колесо
(а) и диаграмма скоростей газа (б)
в колесе центробежного
нагнетателя.
D1 — диаметр входа рабочего колеса; D2 — диаметр выхода рабочего колеса; W1 — относительная скорость при входе в колесо, W2 — относительная скорость при выходе из колеса; U1 — переносная скорость при входе,U2 — переносная скорость при выходе из колеса; C1 — абсолютная скорость при входе в колесо, C2 — абсолютная скорость при выходе из колеса
движениях: относительном вдоль канала со скоростью W (относительная скорость) и переносном U (окружная скорость) (рис. 1):
U = ωr,
где ω— угловая скорость: r — радиус.
Скорости переносного и относительного движения частицы газа могут быть заменены результирующей абсолютной скоростью C.
С удалением частицы газа от центра колеса и увеличением окружной скорости и возрастает и абсолютная скорость с. Увеличение абсолютной скорости газа на выходе из нагнетателя до C2 (относительно скорости на входе C1) определяет приращение кинетической энергии газа. Увеличение давления газа на выходе р2 по сравнению с давлением на входе р1 дает прирост потенциальной энергии сжатия, полученной в нагнетателе. Сумма приращений потенциальной и кинетической энергии газа дает общую величину энергии, приобретенной газом в рабочем колесе нагнетателя, или иначе развиваемый нагнетателем напор. На рис. 66, б представлена диаграмма скоростей газа в рабочем колесе нагнетателя.
Схематически изображена одна лопатка и стрелками обозначено распределение скоростей газа при входе в рабочее колесо на диаметре D1, и на выходе из рабочего колеса на диаметре D2.
U1,U2 – окружные скорости соответственно на входе и выходе колеса направленные по касательным к окружностям Д1 и Д2. Величина окружных скоростей определяется по формулам:
;
,
где n – число оборотов
ротора в минуту.
W1, W2 – относительные скорости газа, движущегося между лопатками. Скорости W1, W2 направлены по касательным к плоскостям лопаток расположенных соответственно под углом β1 на входе и β2 на выходе.
С1 и С2 абсолютные скорости газа при входе и выходе из рабочего колеса, направленные под углами α1 и α2 по отношения к касательным к окружностям.
Абсолютные скорости С1 и С2 и соответственно углы α1 и α2 получены в результате сложения векторов U1+W1=C1, U2+W2=C2. по геометрическим правилам сложения векторных величин.
β1, β2 – углы наклона лопаток при входе и выходе по отношению к касательным к диаметрам Д1 и Д2.
C1u, C2u – проекции абсолютных скоростей на касательные к окружностям, совпадают с направлением скоростей U1 и U2.
Поток, сбегающий с лопаточного колеса, собирается в кожухе, в котором скорость обычно понижается и соответственно кинетическая энергия (скоростной напор) преобразовывается в потенциальную (статический напор).
Математическое выражение полного напора нагнетателя
где γ—удельный вес сжимаемого газа 0,75-0,8 кг/м3; g — ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/сек2).
1
Рисунок 2. Схема последовательного соединения нагнетателей.
1 — центробежный нагнетатель; 2 — краны
Если требуется получить напор больший, чем дает одно колесо (одна ступень сжатия), то газ должен пройти последовательно через несколько рабочих колес. На газопроводах широко применяется последовательная работа одноступенчатых нагнетателей, как это показано на рис. 2. Регулировать производительность станции можно отключением отдельных агрегатов.