Проектирование центробежного компрессора


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Проектирование центробежного компрессора 1. Ступень центробежного компрессора Рабочее колесо а, кольцевой отвод (диффузор), направляющий аппарат б и обратный направляющий аппарат в, взятые совместно, называют ступенью компрессора (рис. 1). Рабочее колесо и обратный направляющий аппарат разделены диафрагмой г. В многоступенчатых компрессорах ступени включены в поток газа последовательно.При протекании газа через каналы ступени состояние его изменяется в результате передачи энергии потоку рабочим колесом, газового трения, вихреобразования и теплообмена со средой, окружающей компрессор. Запишем баланс энергии потока на участке 1-2, Дж/кг. Энергия газа в сечении 1 на входе в межлопастные каналыЭнергия, передаваемая газу рабочими лопастями, по уравнению Эйлера: Энергия газа в выходном сечении 2 межлопастных каналов: Если от газа, проходящего через рабочее колесо, передается в окружающую среду количество теплоты q, то уравнение баланса энергии L1 + L—q = L2 можно записать так: Следовательно, конечная температура сжатия в колесе(1)Предполагая процесс адиабатным, получаем (2) Из двух последних уравнений следует (3) При изоэнтропном сжатии газа Уравнения (1) и (3) связывают термодинамические факторы Т, р и Ср с размерами, частотой вращения и формой лопастей рабочего колеса компрессора. Эти урав­нения опытами не подтверждаются, потому что действительный процесс сжатия в рабочем колесе неизоэнтропен. Высокие скорости газа в межлопастных каналах сту­пени обусловливают существенные потери от трения и вихреобразования и переход части энергии газового потока в теплоту. При этом действительный процесс сжатия оказывается близким к политропному с показателем m. где m=1,5-1,62 Вместе с тем отвод теплоты от потока газа в колесе во внешнюю среду незначителен, и для процесса сжатия в этом случае можно полагать q=0 и (4) Решив совместно уравнения (1) и (4) при условии q = 0 и использовав выражение ηа через степени сжатия при изоэнтропном и политропном процессах, получим (5) Адиабатный КПД стационарных центробежных компрессоров находится в пределах ηa=Q,80-0,90. Уравнением (5) можно пользоваться для ориентировочного расчета конечного давления в рабочем колесе ступени компрессора. Приближенный расчет ступени (рабочего колеса) Рассматривается метод приближенного расчета, дающий общее представление о геометрических размерах ступени компрессора стационарного типа.При расчете задаются:объемная Q или массовая- М подача ступени;начальное р1 и конечное p2 давления;начальная температура Т1 газа;термодинамические характеристики газа при нормальных условиях. Частота вращения вала компрессора определяется типом приводного двигателя. Для привода компрессоров применяют асинхронные и синхронные двигатели с частотой вращения до 3000 об/мин и более, обусловливающей малые размеры и массу конструкции.В некоторых случаях между двигателем и компрессором включают передачу, повышающую частоту вращения вала компрессора.При больших мощностях предпочтительнее применение синхронных электродвигателей, существенно улучшающих коэффициент мощности электрической системы и стабилизирующих напряжение в ней. Удобным приводным двигателем при средних и высоких мощностях является паровая турбина с частотой вращения 3500 об/мин и выше. В этом случае допускается свобода выбора частоты вращения; агрегат в целом получается компактным и удобным в отношении регулирования подачи изменением частоты вращения. Стационарные компрессоры должны иметь высокий КПД. Условие компактности и малой массы не является здесь решающим. По этим соображениям окружная скорость на выходе из рабочего колеса ограничена примерно 350 м/с. Колеса стационарных компрессоров выполняются с лопастями, загнутыми назад. Поэтому для получения высокого давления требуется многоступенчатая конструкция. Количество ступеней давления определяется полным повышением давления, заданным для компрессора, и давлением, создаваемым отдельными ступенями Приближенный расчет рабочего колеса. Продольный разрез рабочего колеса дан на рис. 2. Параллелограмм скоростей с радиальным входом, рис.3 Изоэнтропный КПД ступени может быть принят равным около 0,85. Окружная скорость и2 принимается от 150 до 350 м/с. По известным значениям п и и2 рассчитывается наружный диаметр колеса:D2 =60u2 /(πn). Полагая вход на рабочие лопасти радиальным (рис. 3), из уравнения (5) получаем (14) Отношение входного и выходного диаметров выбирается равным приблизительно 0,5. Возможны отклонения от 0,48 до 0,60.Лопастной угол на входе определяется из параллелограмма скоростей (см. рис. 3).Угол атаки рабочей лопасти можно принимать i = 0-5є. Установочный угол лопасти на входе β1л = β1+i. Из уравнения (14) следует (15) Скорость с1 может быть принята равной скорости c0 входа в рабочее колесо, определяемой из уравнения расхо­да для входного сечения колеса. Из параллелограмма скоростей на выходе (см. рис. 3) следует, что Правая часть равенства, обозначенная В, может быть вычислена по заданным и принятым величинам p1, p2, T1, cp, ηa Полагая с2r = с1, что является обычным для колес центробежных машин, из уравнения (15) получаем (16) Из уравнения (16) следует Количество рабочих лопастей принимают z= 16-32. Формула (17) позволяет найти необходимое значение угла β2 Связь с2и с выходными параметрами, учитывая влияние конечного числа лопастей, выражается в виде (17) Конечная температура сжатия в рабочем колесе определяется с помощью зависимостей (18) Уравнение расхода примененное к входному и выходному сечениям, позволяет определить ширину лопастей. При этом следует иметь в виду, что вследствие утечек через уплотнения переднего диска фактический расход рабочего колеса больше заданного на 1 — 1,5 %. Размеры входного (нормального к оси) сечения рабочего колеса определяют по уравнению расхода (19)где размер DCT принимается по конструктивным соображениям в зависимости от диаметра вала. Форма рабочих лопастей устанавливается значениями углов β1л и β2л и способом построения средней линии лопасти (рис. 4).

Приложенные файлы

  • ppt 11210844
    Размер файла: 274 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий