Термодинамический процесс сжатия в многоступенчатом турбокомпрессоре в h, s-диаграмме

Процесс сжатия газа в компрессоре, имеющем z ступеней, с учетом входного и выходного патрубков в h, S-диаграмме показан на рис. 8.5.

Параметры газа на входе всасывающего патрубка р_н, Т_н, с_н (точка «0» диаграммы). При движении газа во всасывающем патрубке скорость его повышается до скорости С₀^’, при этом давление и температура понижаются до р_н^’, Т_н^’. С учетом потерь при движении газа этот процесс показан линией политропического расширения 0-0'. Часто потерями пренебрегают и принимают, что процесс расширения происходит по линии 0-0_a (S = const). Во входном направляющем аппарате изменение параметров газа осуществляется до значений р₁, Т₁, с₁ (точка 1).

С этими параметрами газ поступает в ступени компрессора, которые последовательно повышают его давление и температуру до р_z и Т_z, за направляющим аппаратом последней ступени (точка Z). Далее газ поступает в диффузор, где кинетическая энергия газа частично преобразуется в энергию давления, на выходе диффузора параметры газа будут р_д, Т_д, c_д (точка Д). Затем газ поступает в напорный патрубок, на выходе которого параметры р_к, Т_к, c_к (процесс дросселирования).

Лекция 10

Характеристики турбокомпрессоров

В турбокомпрессорах используются три вида характеристик: размерные, приведенные и безразмерные. Характеристики компрессоров имеют свои особенности по сравнению с характеристиками насосов и вентиляторов.

Размерные характеристики компрессоров изображаются в виде зависимостей степени повышения давления ε или конечного давления р_к, а также КПД и мощности от объемной или массовой производительности при различных частотах вращения. На характеристиках указываются начальные параметры газа р_н и Т_н, при которых производились стендовые испытания компрессоров.

На рис. 8.9 представлены размерные характеристики компрессора К 5500-42-1. Цифры на кривых давления и мощности показывают соответствующую частоту враще­ния. На графике показаны также линии равных КПД.

Х арактеристики компрессоров имеют особенности, вызванные сжимаемостью газа. Важнейшей особенностью характеристик компрессора является граница помпажа. Каждой частоте вращения соответствует определенное значение минимальной подачи, начиная с которой возникает внутренний помпаж, происходящий в последних ступенях. Размерные характеристики справедливы только для определенной температуры газа на всасе компрессора. В зимних условиях компрессоры могут подавать большие массовые расходы газа т, чем летом, при одинаковых степенях повышения давления ε_к, так как плотность газа с понижением температуры повышается.

В практике инженерных расчетов характеристики компрессоров удобно изображать в приведенных координатах, т. е. используя так называемые приведенные характеристики.

Кроме указанных видов характеристик компрессоров применяются безразмерные характеристики, которые одинаковы для геометрически подобных компрессоров, если влияние Re на характеристики незначительно и компрессоры подают одинаковый газ. Характеристики сту­пеней осевого компрессора представляются в виде графиков и зависимостей ψ = f(φ, u₂²); η = f(φ, u₂), где ψ = 2L / u₂² - коэффициент изоэнтропной работы, φ = с₁ /u₂ - коэффициент расхода.