Удельная политропная работа сжатия в ступени

где - политропный КПД.

Удельная политропная работа сжатия в компрессоре

p_h , p_k - давление всасывания и нагнетания ЦБК, Па.

Количество ступеней i = L_пол/L_пол

6.5 Содержание отчета

1. Классификация компрессоров динамического действия.

2. Принцип работы центробежного компрессора.

3. Краткое описание конструкции и назначение отдельных элементов центробежного компрессора.

4. Основные преимущества и области применения центробежных компрессоров.

6.6 Контрольные вопросы к защите

1. За счет чего осуществляется сжатие рабочего вещества в компрессорах динами­ческого действия?

2. Какими преимуществами обладают компрессоры динамического действия?

3. Какова последовательность основных элементов проточной части центробежно­го компрессора?

4. Какую роль играет рабочее колесо в центробежном компрессоре?

5. Как устроено рабочее колесо центробежного компрессора?

6. Для чего в центробежном компрессоре за рабочим колесом устанавливаются диффузоры?

7. Что происходит с рабочим веществом в обратно-направляющем аппарате?

8. Какими способами можно регулировать производительность центробежного компрессора?

7 Лабораторная работа №7. Анализ конструкций компрессоров динами-
ческого действия (осевые компрессоры)

7.1 Общие сведения

Тема занятия: Изучение конструкций осевых компрессоров.

Цель занятий: Целью настоящей работы является расширение и закреп­ление знаний студентов по дисциплине «Низкотемпературные машины».

Задача работы: Изучение типовых конструкций, узлов и элементов совре­менных осевых компрессоров, ознакомление с классификацией и принципом дей­ствия.

Время работы: 4 часа

Место проведения занятий: Лаборатория компрессорных машин кафедры ТОСЖ.

Учебное оборудование и наглядные пособия:

Альбом плакатов и чертежей, схемы установок и натурные образцы.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с настоящими методическими указаниями.

2. Изучить классификацию и устройство компрессоров динамического дейст­вия.

3. Изучить основные узлы и принцип работы осевого компрессора.

4. Оформить отчет.

5. Подготовить ответы на контрольные вопросы.

Рекомендуемая литература

4. Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины: Учебник для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1989. -288 с.

5. Крайний И.А. Машины низкотемпературной техники: Учебное пособие. Часть 1, -Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. -Кемерово, 2004. -131с.

6. Теория и расчет турбокомпрессоров. Под ред. К.П.Селезнева. -Л.: Маши­ностроение, Ленинградское отделение, 1986.

Осевые компрессоры

В осевых компрессорах газ через входной патрубок 1 (рисунок 7.1) поступает в промежуточную часть компрессора и перемещается последовательно от лопаток входного направляющего аппарата 3, через группу ступеней, спрямляющий аппарат 6, диффузор 7 и выходной патрубок 9.

Рабочие колеса 4 ступеней вместе с валом, на котором они насажены, образуют ротор; направляющие аппараты 5 вместе с корпусом, в котором они закреплены, - статор. Ротор опирается на подшипники 8, которые обычно выполняются в виде подшипников скольжения.

Входной патрубок 1служит для равномерного подвода газа из подводящего трубопровода к кольцевому конфузору 2, который предназначен для ускорения потока перед входным направляющим аппаратом 3 и создания равномерного поля скоростей и давлений.

Конструктивное исполнение ступени осевого компрессора отличается меньшей сложностью, чем у центробежного компрессора.

Рисунок 7.1 - Осевой компрессор

1

Рисунок 7.2 – Рабочее колесо

Рабочее колесо состоит из ступицы 1 (рисунок 7.2) на поверхности которой по окружности равномерно расположены профилированные лопасти 2. Лопасти могут крепиться к ступице неподвижно, либо иметь способность разворачиваться на определенный угол вокруг своей оси. Неподвижная лопасть состоит из профильной рабочей части 3 и цапфы 4 с замком для крепления к ступице.

Лопатки направляющего аппарата также могут быть неподвижными либо поворотными. Поворот лопаток может осуществляться как при остановленном, так и работающем компрессоре.

Осевые компрессоры выполняются многоступенчатыми. В каждую ступень входит комплект лопастей ротора (рабочее колесо) и комплект лопаток корпуса (направляющий аппарат), лежащих в плоскостях, перпендикулярных оси вращения.

При необходимости предварительной закрутки газового потока перед поступлением в рабочее колесо первой ступени устанавливается входной направляющий аппарат иногда с поворотными лопатками. Передаваемая через вал ротора энергия привода в межлопастных каналах преобразуется кинетическую энергию газового потока. В направляющих аппаратах кинетическая энергия преобразуется в потенциальную.

Напор (давление) газового потока последовательно растет от ступени к ступени компрессора. Перед поступлением газа в выходной патрубок, газ попадает в безлопаточный диффузорный участок, обеспечивающий минимально необходимую выходную скорость газового потока.

Производительность осевых компрессоров весьма велика и достигает 2000 м³/мин, поэтому они нашли свое применение как высокопроизводительные машины для подачи воздуха в камеры сгорания газотурбинных установок, которые используются в летательных аппаратах (двигатели) и в качестве приводов центробежных нагнетателей природного газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Рисунок 6.8 – Рабочая характеристика лопастного компрессора

В лопастных компрессорах производительность V, напор Н, мощность N, и КПД связаны между собой. Эта взаимосвязь определена характеристикой компрессора (рисунок 7.3). С увеличением давления в нагнетательном патрубке из-за повышенного статического напора и сопротивления системы производительность уменьшается. Конечное давление Р_к может повышаться до некоторого максимального (критического) Р_кр. При дальнейшем снижении производительности V<V_Kp конечное давление будет уменьшаться: Р_к <Р_кр. В диапазоне 0<V<V_кp компрессор в системе может работать неустойчиво с самопроизвольным колебанием Р и V, этот диапазон называется зоной неустойчивости . Работа компрессора в этой зоне не рекомендуется. Диапазон производительностей V>V_кp называется зоной устойчивой работы компрессора. Режим работы при _мах называется оптимальным, вблизи ( ±3%) - номинальный. Работа компрессора в этом диапазоне наиболее благоприятна с точки зрения экономичности и динамической устойчивости.

6.5 Содержание отчета

1. Классификация компрессоров динамического действия.

2. Принцип работы осевого компрессора.

3. Краткое описание конструкции и назначение отдельных элементов осевого компрессора.

4. Основные преимущества и области применения осевых компрессоров.

Контрольные вопросы

1. Каковы основные преимущества осевых компрессоров по сравнению с центробежными?

2. Как изображается конструктивная схема осевого компрессора и какие эле­менты входят в его состав?

3. Вследствие каких процессов происходит сжатие в осевом компрессоре?

4. Что такое ступень осевого компрессора?

Список использованных источников

1. Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины: Учебник для вузов. –М.: Энергоатомиздат, 1989.

2. Поршневые компрессоры. Под ред. Б.С.Фотина. –Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1987.

3. Сакун И.А. Винтовые компрессоры. –Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1970.

4. Теория и расчет турбокомпрессоров. Под ред. К.П.Селезнева. -Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1986.

5. Холодильные компрессоры. Справочник. Под ред. А.В.Быкова. –М., 1981.

6. Холодильные машины. Под ред. Л.С.Тимофеевского. СПб.: Политехника, 1997.

7. Короткий И.А. Машины низкотемпературной техники: Учебное пособие. Часть 1/,Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. –Кемерово, 2004.