6.1.6 Характеристики лопастных компрессоров. Пересчёт характеристик

Характеристиками лопастной компрессорной машины называется графически изображенные зависимости между подачей и основными параметрами – конечным давлением (или степенью повышения давления), мощностью, внутренним (политропным или изотермическим) КПД при определённых свойствах газа и заданной частотой вращения.

Аргументом, как правило считают подачу машины при условии всасывания.

Характеристики получают испытанием на стенде завода – изготовителя при нескольких постоянных частотах вращения; испытание ведут на воздухе.

Характеристики изображают обычно в одном графике для нескольких частот вращения с обязательным указанием начальной температуры и давления и названия перемещаемого газа.

В соответствии с требованиями производства компрессор может работать при частоте вращения, отличающейся от таковой при стендовом испытании. Кроме того, в производственных условиях компрессоры работают с параметрами всасывания, отличающимися от параметром на стенде, и могут служить для подачи газов с физическими свойствами, существенно отличающимися от свойств воздуха. Поэтому компрессорная машина в производственных условиях будет работать иначе, чем на стенде, и её характеристики будут другими. Отсюда возникает задача пересчета стендовых характеристик на новую частоту вращения, другие условия всасывания и иные физические параметры газа. Точных методов пересчета с учетом всех влияющих факторов не существует.

Применительно к объему настоящего курса ограничимся рассмотрением приближенного метода пересчета, основанного на следующих допущениях:

1) вследствие больших скоростей газа в проточной полости компрессора значения Re высоки и режимы движения турбулентные;

2) число Маха существенно ниже критического, и влияние его при переходе от одного режима к другому не проявляется;

3) параллелограммы скоростей при разных режимах остаются геометрически подобными (сохраняется кинематическое подобие);

4) КПД компрессора в подобных режимах остаются постоянными;

5) охлаждение компрессора неинтенсивное, процесс сжатия близок к изоэнтропийному.

Пересчет при изменении частоты вращения. Заданы характеристики компрессора при частоте вращения .

Требуется перестроить характеристики на новую частоту вращения , большую или меньшуюпри неизменных составе газа и начальных параметрах.

Объемная подача компрессора определяется по уравнению неразрывности значением абсолютной скорости (радиальной в центробежных машинах и осевой в осевых), которая по условию кинематического подобия пропорциональна окружной скорости, и, следовательно частоте вращения. Поэтому при небольших степенях сжатия для пересчета подачи можно пользоваться обычной формулой пропорциональности.

. (6.31).

Пересчёт подачи по (6.31) дает тем большую неточность, чем выше степень сжатия.

Из уравнения энергетического баланса компрессорного процесса , связывающего механическую энергию, подводимую к лопастям, с энергией газового потока компрессора следует. Что в изоэнтропийном процессе степень сжатия и частота вращения связаны между собой. Поэтому для двух частот вращения может быть принята следующая зависимость

(6.32)

Следовательно, степень повышения давления при частоте вращения

(6.33)

Для воздушных компрессоров формула (6.33) приближенно записывается

. (6.34)

По рассчитанным для разных подач значениям вычисляют давлениеи строится характеристика режимаb.

При допущениях, указанных ранее, и имея в виду, что мощность компрессора пропорциональна плотности газа, пересчёт мощности можно вести по приближенной формуле

(6.35)

Пересчет при изменении физических свойств газа. Физические свойства газа применительно к рассматриваемой задаче характеризуются величинами R, ,v.

Даны характеристики компрессора при начальной температуре и давлениии работе с частотой вращенияна газе с константами,,. Требуется пересчитать характеристики для работы компрессора при неизменной частоте вращения, но на газе с константами,,и при начальных параметрахи.

Наиболее часто встречаются случаи работы компрессоров на двухатомных газах. Поэтому полагаем .

Степень сжатия (без вывода) имеет вид

(6.36)

Или в упрощенной форме при к= 1,41

(6.37).