Поэтому для получения больших давлений применяется ступенчатое сжатие газа с промежуточным охлаждением между ступенями во внешних теплообменниках водой или атмосферным воздухом.
Увеличение числа ступеней повышает экономичность процесса сжатия.
Для оценки эффективности сжатия в нагнетателях пользуются, чаще всего, понятием относительных КПД, т. е. отношение работы, затраченным в идеальном процессе lин сжатия, к работе действительного lk процесса.
Изотермическим КПД называется выражение (при Т = const)
. (4.25)
Для нагнетателей без теплообмена с внешней средой идеальная работа сжатия определяется из уравнения изоэнтропического процесс, а КПД называют изоэнтропическим (адиабатным) или для нагнетателей объемного типа – индикаторным в форме:
. (4.26)
Более удобно формулу (4.26) для оценки КПД после испытаний можно представить в виде:
. (4.27)
Формулы (4.25) – (4.27) дают типичное решение только для идеального газа (и в охлаждаемых компрессорах). В практической деятельности пользуются выражением для политропного КПД в виде:
. (4.28)
Либо так:
, (4.29)
где n = const, показатель политропы сжатия.
Можно выявить связь между ηад и ηпол из следующего выражения:
. (4.30)
Из (4.29) следует, что с увеличением соотношения р2/р1 растет разница между ηпол и ηад.
Общий КПД компрессора выражается через КПД отдельных ступеней.
Более строго выражение для КПД можно получить из уравнения энергетического баланса компрессора (с использованием e-h диаграммы).
В состав ступени нагнетателя входят6 рабочее колесо, диффузор, входные и выходные участки (патрубки или отводы). Тогда многоступенчатый нагнетатель будет состоять из нескольких последовательно соединенных ступеней.
В ступени центробежного нагнетателя рабочее тело поступает через входной кольцевой участок между валом и входным патрубком в рабочее колесо, где после изменения направления от осевого на радиальное попадает в каналы, образованные основным и покровным дисками и рабочими лопатками.
Движение рабочего тела в межлопаточных каналах рабочего колеса сложное, состоящее из переносного (скорость u) и относительного (скорость w), в совокупности составляющих абсолютное движение (скорость с). Связь между скоростями для конкретных углов характеризуется соответственно входным и выходным треугольниками скоростей.
В каналах колеса рабочему телу предается энергия от стенок результатом чего является повышение его кинетической энергии в абсолютном движении (скорость с растет и с2 > с1).
Чаще всего сочетание канала от входа к выходу несколько увеличивается, относительная скорость падает, что приводит к росту статистического давления в рабочем канале. Значительное увеличение сечения и уменьшение скорости W приводит, однако, к потерям. Поэтому форма канала должна изменяться так, чтобы соблюдалось соотношение W1≈ W2.
Изменение окружной скорости от U1 до U2 (на радиусах r1 и r2) вызывают дополнительное повышение давления вследствие действия центробежных сил.
После выхода из рабочего колеса рабочее тело попадает в диффузор, где поток тормозится, а давление повышается.
На рис. 4.14 показаны изменения, Т, р, u, c, и w для сечений ступени нагнетателя. Принято, что в зазоре между выходом из рабочего колеса и входом в диффузор изменение параметров не происходит.
Осевой нагнетатель конструктивно сходен с турбиной осевого типа (его называют обращенной турбиной). Ступень осевого нагнетателя приведена на рис. 4.15.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.