Пересчет характеристик турбокомпрессора универсальным методом

Обычно в справочной литературе характеристика турбокомпрессора (зависимость степени повышения давлений в компрессоре ε от его объемной V, м³/мин или массовой G, кг/с производительности) приводится для определенных условий: заданной температуры воздуха на входе и нескольких частот вращения. Значение температуры воздуха, поступающего в компрессор, в течение года сильно изменяется. Турбокомпрессор может работать при частотах вращения, отличающихся от тех, при которых построены его характеристики. Поэтому для правильного выбора и эксплуатации турбокомпрессора необходимо уметь пересчитывать его характеристики на другие условия работы: температуру воздуха на входе и частоту вращения.

При пересчете характеристики турбокомпрессора на ней выделяют не менее 4-6 точек. Параметры, соответствующие исходной характеристике компрессора, обозначим индексом «⁰», а искомой – индексом «^/».

Рассматриваемый метод пересчета характеристик базируется на уравнении:

,

где l– удельная работа компрессора (сжатия и перемещения); k- показатель адиабаты; R- универсальная газовая постоянная; Т_вс- температура газа на всасывании; ε – степень повышения давления газа в турбокомпрессоре; η_ад- адиабатный КПД турбокомпрессора; U- окружная скорость рабочего колеса; С и W - абсолютная и относительная скорости газа.

Важным условием при использовании данного метода пересчета является соблюдение подобия треугольников скоростей в среднем сечении компрессора. Это сводит к минимуму погрешности расчета и позволяет сделать допущение о неизменности адиабатного КПД По ряду причин бόльшую точность дает равенство средних геометрических значений, а именно:

где V_вс ,V_н, V_ср– соответственно объемные расходы воздуха на входе, выходе и в среднем сечении компрессора. Выполнение этого условия позволяет считать, что .

Пересчёт характеристик турбокомпрессора на другую температуру газа на входе в компрессор

В данном случае частота вращения остается постоянной , т.е. n=const, а температура воздуха на входе в компрессор изменяется:

Для расчета воспользуемся формулами:

Полагая, что _ад=const преобразуем данное выражение:

Выражаем ^/:

,

где с_р- изобарная теплоемкость воздуха; Т_н- температура воздуха на выходе из компрессора.

где Р_вс и Р_н- соответственно давления воздуха на входе и на выходе из компрессора.

Пересчёт характеристик турбокомпрессора на другую скорость вращения

Полагая, что _ад⁰=_ад^/ , Т_вс^/=Т_вс^/:

,

Выражаем  ^/:

Расчёт показателей воздухоразделительной установки

Годовое потребление криопродукта:

где q_i – норма расхода на технологический продукт; П_i – объем производства.

Часовое потребление криопродукта

где h – число часов работы ВРУ.

Определение КПД установок.

где e_i - удельная эксергия, затраченная на производство отдельного продукта разделения воздуха и определяется по диаграммам на рисунках 1-6; Vi- объем получаемого продукта; N_у- мощность ВРУ:

где В- массовый расход воздуха; е_в – удельная эксергия сжатого воздуха и находиться по диаграмме приведенной на рисунке 7; η_м и η_i- соответственно электромеханический и внутренний относительный КПД компрессора.

Определение расхода энергии на производство данного продукта разделения воздуха.

,

где m_i- доля энергии, затраченной на выработку i-го продукта разделения воздуха:

Удельный расход энергии на производство данного продукта разделения воздуха: