Курс «Применение трубопроводной арматуры». Модуль «Арматура антипомпажной защиты и регулирования» - страница 3

Для всех видов турбокомпрессоров принято их рабочие параметры описывать в виде выходных газодинамических характеристик (далее характеристики).

Характеристики турбокомпрессоров различаются на размерные и безразмерные (в виде коэффициентов).

К размерным характеристикам относятся зависимости рабочих газодинамических параметров от объёмного расхода рабочей среды на входе в компрессор (производительность компрессора) и/или от массового расхода:

– политропный напор (политропная удельная работа):

где V_>H – объёмный расход на входе.

где Z – коэффициент сжимаемости газа (для вентиляторов и нагнетателей принимается по условиям всасывания);

R – удельная газовая постоянная;

T_>H – абсолютная температура газа на всасывании;

n – показатель политропы сжатия;

π – степень повышения давления в компрессоре (степень сжатия)

где P_>H и P_>K – давления (абсолютные) на входе в компрессор (всасывании) и на выходе из него соответственно;

– степень повышения давления

– полный напор или внутренний напор (располагаемая удельная работа)

определяется как разность энтальпий на выходе и входе компрессора:

где i – разность энтальпий;

K_>ср – показатель адиабаты сжатия (средний по компрессору);

T_>k – температура газа на выходе из компрессора.

Внутренняя мощность, потребляемая компрессором на сжатие газа:

где m – массовый расход газа через компрессор;

– политропный коэффициент полезного действия (КПД):

Рассмотренные размерные характеристики для компрессоров с переменной частотой вращения ротора графически представляются в виде сетки кривых, каждая из которых соответствует конкретной частоте вращения.

В общем случае напор компрессора зависит от окружной скорости на периферии рабочего колеса (РК)

где D_>2– диаметр РК;

n– частота вращения ротора, а также от чисел Маха (M_>u ) и Рейнольдса (Re) на периферии РК, т.е.

Нагнетатели обычно работают в автомодельных областях по числам M_>u и Re_>u, поэтому в соответствии с теорией подобия их влияние исключается и появляется возможность использовать безразмерные характеристики в виде коэффициентов. При этом для компрессоров с подобной геометрией проточной части сетка кривых размерных характеристик по различным частотам вращения преобразуется в одну кривую безразмерной характеристики, не зависящую от частоты вращения.

Безразмерные характеристики представляются в виде зависимостей от безразмерного коэффициента расхода:

– коэффициент политропного напора:

где

где F_>0 – площадь входа в компрессор;

– коэффициент полного (внутреннего) напора или коэффициент мощности:

– политропный КПД:

1.2. Основные критерии газодинамической устойчивости компрессоров

Помпаж турбокомпрессоров является автоколебательным процессом вследствие потери компрессором газодинамической устойчивости. В современной теории помпажа изучение закономерностей помпажных явлений, возможности его появления, определения амплитудно-частотных его характеристик и способов его подавления ведется путем описания и решения систем дифференциальных уравнений движения непрерывной вязкой среды в системе «компрессор-сеть» в условиях подвода энергии с использованием общей теории механических колебаний.

При этом результаты теоретических исследований обычно сопоставляются с экспериментальными данными, получаемыми в процессе испытаний турбокомпрессоров на модельных и натурных стендах.