Нагнетатели. Краткий обзор истории развития нагнетателей. Основные типы и классификация нагнетателей. Рабочие параметры нагнетателей, страница 19

Рис. 4.26. Рабочие лопатки (а) и направляющие лопатки (б) осевого компрессора:  1 – проставка; 2 – рабочая лопатка; 3 – штифт; 4 – опорное кольцо; 5 – цапфа;  6 – профильная часть направляющей лопатки; 7 – полка

Последняя ступень выполняется с выходными направляющими лопатками, которые раскручивает поток и уменьшают потери энергии на выходе.

Осевые компрессоры стационарных установок имеют окружные скорости u = 200 – 300 м/с, транспортных установок – до 400 м/с и выше. Обычно число ступеней осевого компрессора менее 10. но может быть и больше.

Поскольку давление газа возрастает от ступени к ступени, высота лопастей уменьшается.

Примеры осевых компрессоров: компрессор низкого давления газотурбинной установки ГТУ-50-800. Производительность 200 кг/с воздуха пятиступенчатый. у которого степень реактивности Ω = 0,5; степень повышения давления 2,56. Корпус сварно-литой, имеет постоянный диаметр. Ротор барабанного типа.

Осевой компрессор газовой холодильной машины ТХМ-1-25 имеет ступенчатый барабан, на котором семь дисков с рабочими лопатками, образующие рабочие решетки ступеней. Хвостовики рабочих лопаток выполнены по типу «ласточкина хвоста». Корпус имеет горизонтальный разъем; вращение в подшипниках качения.

4.21. Струйные компрессоры. Основные элементы. Процессы в струйных нагнетателей

В струйных компрессорах происходит смешение и обмен энергией двух потоков высокого и низкого давлений с образованием смешанного потока с промежуточным давлением.

На рис. 4.27 представлена схема струйного компрессора с цилиндрической камерой смешения, получившего наибольшее распространение.

Рис. 4.27. Схема струйного компрессора: а – схема струйного аппарата;
б – изменение давления вдоль струйного аппарата; А – рабочее сопло; В – приемная камера; С – камера смешения; D – диффузор

Основными элементами компрессора являются рабочее сопло, имеющее форму сопла Лаваля, приемная камера, камера смешения, диффузор. Среда, поступающая через сопло под высоким давлением, называется рабочей. Рабочий поток выходит из сопла в приемную камеру с большой скоростью. Благодаря трению и импульсному обмену на поверхности струи в приемной камере происходят захватывание и перемешивание инжектируемого потока среды. В камере смешения происходит дальнейший обмен импульсами между рабочим и инжектируемым потоками с одновременным выравниванием скоростей этих потоков. В диффузоре происходит процесс превращения кинетической энергии потока в потенциальную. Скорость потока при этом падает, давление растет и поток сжимается.

На рис. 4.27 показано изменение статических давлений в струйном компрессоре.

В промышленной теплоэнергетике получили распространение паро– и газоструйные компрессоры с большой степенью расширения и умеренной степенью повышения давления (ε = p_c/p_и = 1,2÷2,5).

Процессы, характерные для всех струйных нагнетателей, описываются тремя законами:

законом сохранения энергии

                                                    h_р + u h_и = (1 + u) h_c,           (4.72)

где h_p, h_и, h_c – энтальпии рабочего, инжектируемого и смешанного потоков, кДж/кг; u = m_и / m_р – коэффициент инжекции, отношение массового расхода инжектируемого потока к массовому расходу рабочего потока;

законом сохранения массы

                                                          m_c = m_р + m_и,                 (4.73)

где m_р, m_и, m_c – массовые расходы рабочего, инжектируемого и смешанного потоков, кг/с; законом импульсов

φ₂(m_p w_p2 + m_и w_и2) – (m_p+m_и) w₃ = (p₃–p₂) f_р2 + (p₃ – p_и2) f_и2,                                                                (4.74)

где w_p2, w_и2, w₃ – скорости рабочего и инжектируемого потоков во входном сечении камеры смешения и смешанного потока в выходном сечении этой камеры, м/с; р_р2, p_и2, p₃ – статические давления рабочего и инжектируемого потоков во входном сечении камеры смешения и смешанного потока в выходном сечении этой камеры, Па; f_р2, f_и2 – площади сечений рабочего и инжектируемого потоков при входе в камеру смешения; φ₂ – коэффициент скорости (φ₂ < 1), учитывающий потери количества движения в камере смешения из-за трения.