Центробежный компрессор

Рис. 10.3. Принципиальная схема одноступенчатого центробежного

компрессора

В центробежном компрессоре (рис. 10.3) в корпусе 5 вращается рабочее колесо 2 с рабочими лопатками. Газ, через входной патрубок 1 поступивший в межлопаточные каналы, отбрасывается центробежными силами к периферии и попадает в диффузоры 3, лопатки которых укреплены в корпусе. В диффузорах происходит преобразование кинетической энергии газа, сообщенной ему рабочим колесом, в потенциальную энергию давления. Полученный таким образом сжатый газ через выходные патрубки 4 поступает на нагнетание.

Теоретическая индикаторная диаграмма поршневого компрессора

Рис. 10.4. Теоретическая индикаторная диаграмма одноступенчатого

компрессора

Точка 1 на диаграмме (рис.10.4) соответствует положению поршня в цилиндре компрессора (см. раздел 10.1.1), когда весь цилиндр заполнен газом низкого давления. Объем газа при этом равен . Кривая 1-2 соответствует процессу сжатия газа в компрессоре от давления до давления . При закрытых всасывающем и нагнетательном клапанах. В точке 2 процесс сжатия заканчивается. Точка 2 соответствует моменту открытия нагнетательного клапана. Горизонтальная прямая 2-3- линия нагнетания, соответствует процессу выталкивания газа из цилиндра в резервуар высокого давления. Точка 4 соответствует открытию всасывающего клапана, а прямая 4-1 изображает процесс наполнения цилиндра газом из резервуара низкого давления (прямая всасывания).

Линии всасывания 4-1 и нагнетания 2-3 не изображают термодинамических процессов, так как параметры состояния рабочего тела в них остаются неизменными.

Работа , затраченная на сжатие 1 кг воздуха в процессе 1-2:

. (10.1)

Величина работы всегда отрицательна, так как работа совершается над газом.

Из рис. 10.1 видно, что работа , затраченная на сжатие 1 кг газа в одноступенчатом компрессоре, графически изображается пл. 12341 и определяется по формуле:

. (10.2)

Т.к. , то . Подставив последнее выражение в (10.2), имеем:

. (10.3)

Влияние процесса сжатия на величину работы одноступенчатого компрессора

Процесс сжатия газа в компрессоре (рис. 10.5) в зависимости от условий теплообмена между рабочим телом и стенками цилиндра может осуществляться по адиабате 1-2¢¢¢( n=k), изотерме 1-2(n= 1) или политропе 1-2¢ (n<k­), 1-2¢¢¢( n>k­).

a	б

Рис. 10.5. Теоретическая индикаторная диаграмма получения сжатого газа

в компрессоре в зависимости от способа сжатия:

а- в vP – диаграмме; б - в sT – диаграмме.

Т.к. пл.1234<пл.12¢34<пл.12¢¢34, то < < , то есть изотермический процесс сжатия является наиболее выгодным с точки зрения затраты работы.

Выражение (10.1), в зависимости от характера процесса сжатия, принимает следующие значения:

· Изотермическое сжатие

. (10.4)

· Адиабатное сжатие

. (10.5)

· Политропное сжатие

. (10.6)

Полная работа одноступенчатого компрессора (выражение 10.3) определяется следующим образом.

· Изотермическое сжатие

. (10.7)

Количество теплоты, отводимое от 1 кг идеального газа в процессе сжатия:

.

· Адиабатное сжатие

(10.8)

Т.е., работа на привод компрессора в раз больше работы адиабатного сжатия .

Уравнение (10.7) можно представить в другом виде. Работа сжатия в адиабатном процессе:

. Тогда, согласно уравнению 10.2, имеем:

. (10.9)

При адиабатном сжатии работа на привод компрессора по абсолютной величине равна разности энтальпий в конце и в начале процесса сжатия. Уравнение (10.9) справедливо как для реального, так и идеального газов.

· Политропное сжатие

Количество теплоты, отводимое от 1 кг идеального газа в процессе политропного сжатия, можно определить по уравнению: .

(10.10)