Компрессора. Коэффициенты производительности

Производительность действительного компрессора меньше производительности теоретического одноступенчатого. Ее уменьшение при этом принято оценивать коэффициентом производительности l:

_.

Коэффициент производительности показывает, какую часть составляет производительность компрессора в действительном процессе от его производительности в теоретическом.

Зависимость для действительной подачи компрессора равна:

.

Представим подачу компрессора в виде

, ,

где и V_вс - массовый расход и объем свежего газа, поступившего в цилиндр; - массовый расход утечек газа из цилиндра; r₁ - плотность газа в конце процесса всасывания.

В свою очередь

, , .

Теоретическая подача компрессора равна:

,

тогда окончательно получим

,

где l_р. - коэффициент давления, учитывающий потери производительности из-за гидравлических потерь в процессе всасывания; l_Т - температурный коэффициент, учитывающий потери производительности от нагрева газа в процессе всасывания; l_v - объемный коэффициент, учитывающий потери производительности в связи с наличием мертвого пространства; l_г - коэффициент герметичности, учитывающий потери производительности за счет утечек.

В общую зависимость для коэффициента подачи вводят еще и коэффициент влажности для газов l_вл, содержащих влагу.

К таким газам, в частности, относится воздух:

; _,

тогда _,

где - относительная влажность воздуха, на всасывании в 1-ую ступень. Таким образом, можно отметить, что уменьшение производительности действительного процесса компрессора обусловлено пятью основными причинами: наличием мертвого объема; гидравлическими сопротивлениями потоку газа на пути от начала всасывающего трубопровода до полости цилиндра; подогревом газа при всасывании; утечками через неплотности рабочей полости; влажностью всасываемого газа.

Расчет и выбор коэффициентов производительности ступеней компрессора в проектных расчетах производится следующим образом:

объемного коэффициента

;

коэффициента герметичности

,

где - коэффициент утечек, ; - коэффициент относительных утечек из ступени по соответствующим j- каналам: клапанам - = 0,01 - 0,05; поршневым уплотнениям - = 0,01 - 0,05 - компрессоров одинарного действия; = 0,003 - 0,015- компрессоров двойного действия; сальниковых уплотнений -

Для газов, отличающихся по своим физическим свойствам от воздуха, величина относительных утечек должна быть пересчитана по формуле

;

коэффициент давления

0,95 - 0,98- для первых ступеней; 1,0 - для остальных ступеней, начиная с третьей; температурный коэффициент принимается в пределах

0,93 – 0,97

Принцип действия, классификация и устройство

Турбокомпрессоров

Компрессоры, в которых сближение молекул осуществляется путем использования сил инерции потока газа, называются компрессорами динамического действия или, как это было принято ранее, турбокомпрессорами. Второе название связано с тем, что для привода таких компрессоров с целью получения высоких оборотов, как правило, применялись турбины (газовые, паровые).

Повышение давления газа в турбокомпрессорах осуществляется вследствие силового взаимодействия вращающейся решетки лопаток рабочего колеса с потоком газа. Преобразование энергии в турбокомпрессорах можно условно разделить на два этапа. На первом этапе потоку газа за счет подводимой механической энергии сообщается некоторая кинетическая энергия, на втором - кинетическая энергия потока частично преобразуется в энергию давления. Оба этих этапа происходят одновременно.

Турбокомпрессоры по характеру преобразования энергии близки к аналогичным типам насосов. Эта общность ведет к конструктивным сходным формам и эксплуатационным характеристикам турбокомпрессоров и насосов. Различия между ними вызываются, главным образом, тем, что в турбокомпрессоре рабочая среда сжимается, а в насосах нет.

Кроме того, поскольку плотность рабочей среды у турбокомпрессора обычно на 2-3 порядка меньше, чем у насосов, для создания одинакового перепада давлений в компрессорах необходимо обеспечить значительно большие скорости движения, как лопаток рабочего колеса, так и сжимаемого газа.

Турбокомпрессоры имеют перед другими типами компрессоров существенные преимущества, состоящие в компактности, надежности в работе и долговечности, хорошей уравновешенности, равномерности подачи газа, отсутствии смазочного масла в сжимаемой среде; возможности непосредственного соединения с высокооборотным двигателем.

По cтепени отношения давлений турбокомпрессоры можно разделить на вентиляторы (П<1,15), нагнетатели (П>1,15), компрессоры (П>3) и вакуум-компрессоры.

Рис. 2.34. Центробежный компрессор:

лд – лопаточный диффузор; блд – безлопаточный диффузор; она – обратный направляющий аппарат; р – ротор

Турбокомпрессор любого типа, как и всякая турбомашина, состоит из вращающихся лопаточных аппаратов — рабочих колес, в которых рабочему телу сообщается энергия от внешнего источ­ника, — и неподвижных аппаратов, предназначенных для изме­нения величины и направления скорости потока. Совокупность одного рабочего колеса с расположенным за ним неподвижным (направляющим) аппаратом называется ступенью турбокомпрес­сора.

Проточная часть центробежного компрессора состоит из вход­ного патрубка, конфузора, входного направляющего аппарата, группы ступеней и выходного патрубка. Различают промежуточные и концевые ступени.

В состав промежуточной ступени входят следующие элементы (рис. 2.34): рабочее колесо (РК), безлопаточный диффузор (БЛД), лопаточный диффузор (ЛД), поворотное колесо (ПК), обратный направляющий аппарат (ОНА). Концевая ступень включает в себя: РК, ЛД или БЛД (или и то, и другое вместе), улитку – нагнетательную камеру.