9.12 Мощность и кпд лопастных насосов

Политропическая работа поршня за один цикл поршневого компрессора была получена в следующем виде:

(9.1)

Политропическая мощность:

, (9.2)

где и - давление, и объем при условиях всасывания.

В лопастных компрессорах происходит тот же процесс не циклически, а непрерывно (сжатие и вытеснение одновременно), поэтому (9.1) и (9.2) справедливы и для лопастных компрессоров.

Индикаторная мощность (внутренняя) одной ступени равна

,

где М_T - теоретическая массовая подача компрессора (кг/с). Удельная работа ступени равна

,

поэтому -политропическая мощностью одной ступени.

- потери мощности на утечки газа через неплотности, газодинамические сопротивления внутри каналов рабочего колеса и дисковые трения наружных поверхностей дисков колеса. Следовательно,

.

Подводимая мощность на вал компрессора превышает индикаторную мощность на величину потерь мощности на механические трение в подшипниках и уплотнениях вала:

Таким образом, общий баланс мощности следующий:

Каждый вид потерь мощности оценивается соответствующим КПД: потери мощности на утечки - , потери мощности гидравлического сопротивления - , потери мощности дисковое трение - , потери мощности на механическое трение - .

Ввиду сложности определения каждого вида потерь отдельно обычно пользуются политропическим КПД:

Механический КПД:

Полный КПД лопастного компрессора

При испытаниях компрессора политропический КПД определяют по формуле

где и - температура и давление газа на выходе v компрессора и на входе в него;

- показатель адиабаты.

В лопастных компрессорах без охлаждения внутренний КПД рекомендуется подсчитывать как адиабатический ,а для охлаждаемых машин - изотермический КПД: .

Современные осевые компрессоры имеют КПД выше, чем центробежные, а именно: КПД осевых дозвуковых компрессоров 0,830,93, для центробежных компрессоров стационарного типа 0,750,86.

9.13 Рабочая характеристика лопастных компрессоров

Рабочая характеристика лопастного компрессора - это график зависимости конечного давления , мощности на валу машины N и КПД от объемной

подачи в условиях всасывания .

Рабочая характеристика компрессора снижается при испытаниях в условиях сохранения постоянных параметров газа на входе в компрессор

(Т_в,р_в, _в) и постоянном числе оборотов (п=const) и имеет вид, показанный на рисунке9.8

Рисунок 9.8

Кривая имеет, максимум в точке К. Такой вид характеристики соответствует рабочим колесам, применяемым в центробежных компрессорах. Осевые компрессоры обладают характеристикой с еще более ярко выраженным максимумом.

Правая ветвь кривой от точки К является ветвью

устойчивой работы машины , когда  . Левая ветвь,

которая обозначена на рисунке 9.7 пунктиром, находится в области

неустойчивой работы - эта зона называется зоной помпажа.

Явление помпажа возникает, когда при малых подачах  давление, создаваемое машиной, меньше, чем в трубопроводе (емкости) за компрессором  , и газ стремится двигаться в обратном

направлении (отсос газа в компрессор). После снижения давления в

емкости (трубопроводе), соответствующей нулевой подаче =0, возобновляется подача газа компрессором, но при давлении в точке .

Так как подача, это ведет к увеличению давления в газосборнике и снижению давления подачи до Q_e. Затем это явление повторяется.

Таким образом, при помпаже происходит периодическое колебательное движение газа в направлении к компрессору и в обратном направлении.

Помпаж проявляется в форме вибрации и периодических толчков, которые могут привести машину к аварии, поэтому работа компрессоров при явлениях помпажа недопустима. Так, компрессоры снабжаются различными устройствами (обратный клапан, перепускной клапан и др.) для предотвращения явления помпажа.