Основные параметры работы и характеристики центробежных компрессоров

Применяемые в ГПА газовые компрессоры выполняются без специального воздушного или водяного охлаждения, поэтому потери, которые превращаются в тепло. В таких случаях процесс сжатия в компрессоре можно представить в виде некоторого политропического процесса с подводом тепла. В общем случае действительная линия сжатия может не совпадать с политропной, и ее условно можно рассматривать как политропу с переменным показателем m. На практике ее можно рассматривать как политропу с неким средним показателем m, определяемым по начальным и конечным параметрам газа, которые можно изменить.

Применяя методы термодинамики к процессу сжатия в компрессорах можно определить зависимость между параметрами компрессора, характеризующими его работу и которые можно штатными контролирующими приборами (состав газа, давление и температура на входе и выходе компрессора). На основании этих параметров можно рассчитать все важнейшие характеристики компрессора (напор, потребляемую мощность, производительность, КПД).

Важнейшей характеристикой является напор – удельная работа или энергия, приобретаемая газом и затрачиваемая компрессором при компримировании. Политропический напор–это энергия, которую может приобрести газ при условии, что процесс сжатия происходит по некоторому политропическому процессу и определяется следующей формулой:

(3.1)

где: ε – степень повышения давления, ;

Р_Н, Р_К – соответственно начальное и конечное давления, МПа;

R – газовая постоянная, кДж/кг·К;

Т_Н – температура газа на входе в компрессор, К;

m – средний показатель политропы процесса;

z_Н – коэффициент сжимаемости газа по условиям всасывания.

Полный внутренний напор - энергия, которую затрачивает компрессор на компримирование газа (без учета механических потерь) – определяется следующей формулой:

кДж/кг (3.2)

где: k – показатель изотропны. Остальные параметры имеют те же обозначения, что и в формуле (3.1)

Величина внутреннего напора, согласно термодинамической теории компрессорных машин, равна разности энтальпий газа в начале и конце процесса сжатия, т.е.

, (3.3)

Можно ввести понятие КПД компрессора, приняв в качестве полезной работы политропический напор, а в качестве затраченной работы полный внутренний напор. Их отношение определяет понятие политропического КПД компрессора;

(3.4)

Данный КПД не является коэффициентом полезного действия в энергетическом смысле, т.к. для охлаждаемых машин невозможно выделить полезную работу. Однако по политропическому КПД можно судить о степени совершенства проточной части компрессора (без учета влияния утечек, потерь на трение дисков о газ, механических потерь в подшипниках).

Внутренняя мощность определяется по выражению:

,кВт (3.5)

где: ρ_Н – плотность газа на входе, кг/м³.

Эффективная мощность (мощность на муфте привода):

(3.5)

где: η_M – механический КПД.