Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Насосы, вентиляторы, компрессоры

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
5.63 Mб
Скачать

т»сли в отом случав систему вывести из равновесия, например, увели­ чить сопоогивление сети на величину Д р ^ то произойдет следующее.Ха­ рактеристика сети при увеличении сопротивления пересечется с характе­

ристикой машины в

точке А1

,

где

повышёние давления Д р 1 и подача Ц 1

меньше.,чем в точке

А. Бели

же

теперь внезапно устранить

возмущение, то

подача машины еще

некоторое

время

будет прежней

, а

характеристика

сети изменится до

первоначальной.

При

этом машина подает

в

сеть расход

меньший, чем из нее вытекает,

давление

в сети уменьшается*

равновесие

нарушается и начнется изменение режима работы машины со смещением ее

рабочей

точки Спо

нисходящей ветви характеристики) влево и

вниз до GL^.

в точке

В. Меньшего" давления

машина создавать

не

может и происходит

скачкообразный пореход режима ое работы в точку

С, где d P / d Q <

о.

Подача

машины при

этом увеличивается до

становится

больше

рас­

хода, поступающего

в сеть

. Вследствие этого давление

в сети

бу­

дет увеличиваться,

а режим работы машины смещаться вверх и влево

(по

нисходящей ветви характеристики) до точки $

Большего давления

маши­

на создавать не может и происходит скачкообразный переход режима рабо­

ты машины в

точку

М. При этом

подача машины Ощ станет меньше расхода

Û

ЧТ0

11РИВ0Д0Т к

NMK

 

снижению давления в сети и смещению ре-#

жимной точки

от Мдо В. После

чего вновь происходит скачкообразный пе­

реход из точки В в точку С, откуда снова качнется перемещение по харак­

теристике

ма-ины

к точке. $

 

где снова

совершится скачкообразный пере­

ход в точку

и

т .д .

Будет, следовательно,

периодически

повторяться

переход

правой

ветви хаАлктеристики С -,?

к левой, от

положительных

подач к отрицательным и от максимальных

давлений к минимальным, отот

периодический процесс

принято

называть

помпажом. Амплитуда возникающих

при помп-аже

колебаний Д р

и Q

СотДр

 

0TÛ

до QWM^PHC^-2)

Зависит от ц'о.рмы характеристики машины,

а ’их частота Лпределяется ак-

кумулиручище.и

способностью

сети.

 

 

 

Работа

лопастных

машин на помпажном режиме недопуртима вследст­

вие опасных перегрузок деталей машин (особенно лопаточных венцов и их дисков), элементов сети (труб и их сочленений), технологической аппа­ ратуры. Особенно опасными становятся динамические перегрузки, когда

пои

поупаче изменяется не только величина,

но и направление расходов.

 

 

■1тоба но допустить помпаж в лопастной машине, имеющей максимум

на

еэ

характеристике1, необходимо следить за положением

рабочей точки

на

характеристике

в процессе эксплуатации машины (сопоставляя с харак­

теристикой «машины

показания измерительных

приборов). При возникновении

опасности перейти на пбдачу, меньшую, чем в точке S*

следует прини­

мать

меры к ее увеличению, выпускать, например, из сети

некоторую

•: ас гь

подаваемого

машиной газа через мпротивопомпажиые';

клапаны.

Тема 4. вопросы

1) Особенности конструкции, достоинства и недостатки дутьевых вентиля­ торов и дымососов, выполненных по аэродинамической схеме 0 ,7-37и?

2)Особенности конструкции, достоинства и недостатки тяго-дутьевых машин, выполненных по аэродинамической схеме 0,7-160 и 0,'/-х6С-Г1?

3)Особенности конструкции, досто>шсгва и недостатки осевых двухсту­ пенчатых дутьевых вентиляторов и дымососов?

4)Особенности конструкции, достоинства И недостатки осевых двухсту­ пенчатых регулируемых вентиляторов со встречным вращегшем колес?

3)Особенности конструкций, достоинства и недостатки диагональных

 

дутьевых

вентиляторов

и дымососов?

6)

Способы

регулирования

центробежных тяго-дутьевых машин?

7 )

Способы1 регулирования

подачи осевых и диагональных тяго-дутьивых

 

машин?

 

 

5v ТУРБОilOl-îfIPBCCOPU

Центробежные и осевые компрессоры - турбокомпрессоры - высокена­ порные, многоступенчатые лопастные машины. Основные сведения об этих машинах представлены на СЛС 16.

5 .1 , Центробежные компрессоры С т у п е н ь центробежного компрессора состоит из рабочего

Рабочее колесо центробежных компрессоров имеет обычно 14-2с ло­ паток, загнутых назад (угол f i ^ 40 ■* 60 ), на выходе которого о* ружная скорость достигает 2X-30G м/с. На рабочем колесе потоку пере­ дается энергия, значительная часть которой составляет кинетическая.

Число лопаток колеса может быть установлено по формуле

( & ± М ) /*$(*>№ ,),

?л.

 

^ТУРБОКОМПРЕССОРЫ

осевой

03

Ц ЕН ТРО БЕЖ Н Ы Й

 

 

1 - РК

^лаялточ

Ю И С 1

НАHMlPAM.AnnlP,

2- ДИФФУЗОР-- SEâAOnAT.

Л

\ \ рк-РАБОЧЕЕ КОЛЕСО

$ ' ОБРАТНЫЙ Г

( (

( (

ПНД-пРОМЕжат. НД

НАПРАЬЛ.АППЛР ^ _

È z Ë ^

l c ^ t e u * 4 * ^

0<9<й;5-£г?90 6 = 0,5-^=90*

0 ^ < Q c \ - (5 ^ 9 0 ° ^

S*

 

М £

У F A & 1ЙлЩ р А

С^т ё П

п ^ ) т й н ц , Q - е р - э н е р й к л

е + ' ПЬЯНАЯПСЛНАА

V u ( V a,;V|u) = b ( M + ^ L l

е--о

'

Ц»Ц ш

0 = 0,5

 

 

ЮРИ 1Л=У|

0 = 4,0

 

v,*vt

0>1

-

V|>V-

'-~ а к ^ т ш т Ф

- f f i f e -

* \4 Л г а л о д и н -

Ч 0Я o,i Qfi

'—

| = f 4

0 ^ К тК И ^ > “< - т ,% ,( г,-т,) - —

Q Î Q S

°,:

- - г - \ ъ

тепло, ОТДАН,ОХААЖАЩЁ 43MtH.ÎHTAAbn

1

ч ОД О,А ОД АО

где

и

-

углы

чего

Килеса пр.» входе

Ф\

и S)±

- дизх

колоса

и на выходе.

Диффузор служит для г. ,0обг.азо:

к.негичоской энергии

г.о токci

альнуэ и представляет

себе,

канал с диаметром

.1

на выходе.

 

При наличии лопаток, в

диффузор называется дспагочл. Последние имеет несколько альчае размеры, чем без т.,::':'

C?ÏTC .5-2).

Ниже пригодятся основные размеры беглопаточного %лопэм/чн

диффузоров, a также обратного наг*равляйщего аппарата.

диффузор

I

j

 

 

»CO:•

1

!

УТ

 

 

»

 

 

Размер

! Безлог.зтсчный

j лопаточный

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

Турина лопаток на

’ бд- (i.-4rf.S) 5*

§3Ч1,2

ч

1.25)5*

 

^

* 4

выходе

 

диаметр входной

J

Ф,Ч^,08

 

4 1,12)3).

 

 

 

!D*« (1.05*1,40) Ф*

 

 

 

 

(1,55 4 1 . 6 5 Ц

%j

 

 

*

 

 

диаметр выходной

% U .*

4

1.55)3)Â

 

 

угол установки

L * $ »

 

 

 

 

 

 

лопаток на выходе

 

 

 

 

 

 

угол установки

 

i ^ ( / , S

r z , o ) d ,

4

* « *

лопаток на входе

 

1

_

___

 

 

1

__

 

Теоретически

траекторией движения частиц газа через беэлопаточный

 

диффузор является

логарифмическая спираль и обычно угол

на выходе

 

из диффузора равен углу

треугольника скоростей на выходе

с коле­

 

са

 

• При

этом закон движения газа можно считать

соотвёт-

ствующим постоянству циркуляции V |n ^ * 1^14 • Поэтому снижение

скорости в безлопаточном диффузоре зависит прежде всего от отношения / ф $ и в меньшей от J>è Ц*щ . Скорость газа на

выходе из безлопаточного диффузора Из диффузора сжатей газ через обратный направляющий аппарат(ОНА)

поступает к рабочему колесу последующей ступени. В СНА происходит раскручивание потока,выходящего кз диффузора закрученным. Число ло­

паток ОНА обычно 2

12 4 18.

и.чопв',>и.ченталько установлены условия безударного входа в ОНА 4sf>j-

1*4 максимальный КЦц обеспечивается при «Ц = 38 . Угол усгановлог.атск на’выходе с СНА[5^4 3 90°.

Ступень центробежного компрессора может быть выполнена с различсгсиеньг реактивности 0 Последняя определяется отношением по-

гг анальной энергии, .полученной потоком в ступени к полной энергии

à - e f /e i-

Степень реактивности ступени центробежного компрессора зависит от

угдоз установки лопаток рабочего

колеса на выходе. Так, при

90°

степень

реактивности ступени 0 <

à

0 #3,

При

3 90°

-

a * 0,5,

при

90° степень реактивности cTjr.enyi изменяется

от

С, 5 до I.

^ек/робежные xoi-inpeccopu обычно многоступенчатые машины. Рабочий

процесс

такой машины представлен

H a T ^ S

диаграмме

(СЛС

1 6 ).При этом

при переходе потока с одной ступени на другую происходит частичное ох­ лаждение газа за счет подвода охлаждающей воды к стенкам ОНА. После сжатия газа в нескольких ступенях, происходит охлаждение его в холо-

;плььике до температуры входа в компрессор.

 

 

Согласно Т * 5

диаграмме

работа (энергия)

компрессора расходуешь­

ся на изменение энтальпии потока

и тепло, отданное

охлаждающее воде.

3 .2 .

Осевые

компрессоры

 

 

 

Ступень

осевого многоступенчатого компрессора

состоит (см.СЛС 16)

...•азляашего аппарата (НА),

рабочего колеса

(РК) и промежуточного

агравняющего аппарата (ПНА), который обеспечивает необходимую закрутпсто;:а пород РК последующей ступени.

Степень реактивности -ступени осевого компрессора может изменять-

до значения

0 >

I и определяется ее аэродинамической схемой.

../•'пень реактивности ступени компрессора определяется отношением

■н:и

 

энергии

к

полной теоретической энергии,

переданной

пото-

пени

0

 

е

р

/ е *

или

9 - W - w

S ) £ / w - u r ') i * < £ f l i ‘

Анализ этого выражения показывает, «то степень реактивности сту-

л//.мер ô

г

 

I, может быть обеспечена при

о’то

воз-

чно, оели НА обеспечит закрутку потока против вращения колеса,

а

тоследнего

будет

осевым.

Ниже

приведена

аэродинамическая

схе-

с/;. ;:^нк ПРИ 0 > -1

и совмещенные треугольники

скоростей ришетки

? 4{.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рлсзугдая

аналогично,можно,

построив совмещенные

треугольники

с гой

при

лходе

и выходе потока с

решетки пробило;:

^сотого колеса,

ь

а г; род икалкч сскую схему

ступени с соотге г

Q

 

 

 

применяется ступени

со

степенью

 

^ 0

 

.юкке ха:

-теристик

ступенек

 

 

 

тивности показывает, что:

активности окружная скорость будет больше,

чем б ступенях

с ^сс-ло;:

реактивностью, так при 61

* 0,5 -

* ^20 м/с,

а при fit

I,

~ 210

м/с*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) при уменьшении степени реактивности ступени

от до С,

пазон окружных скоростей,

соответствующих

значениям высоких КПД, ста­

новится шире;

 

 

 

 

 

 

 

 

*0 диапазон устойчивой работы ступени

с 0

-

с, 5 будет значк

тольно уже,

чем у

ступени

со степенью реактивности

0 * 1 ,

 

 

Число Мпотока элементарной ступени

 

 

 

 

Критерий газодинамического подобия потоков, числе Мдля решеток

профилей РК

определяется отношением Мр^ * V f\ / f t t

а для решеток ПНА

МПНА

vz

/ < ц .

Кроме того, для компрессорных, решеток различают два

характерных числа М: критическое МКр и максимальное ^макс« Код крити­

ческим понимают такое число Мна входе в решетку,

при котором в какой-

то точке профиля местная скорость достигает скорости звуча.

Исследования плоских

решеток показывают, что их характеристики

практически не изменяются

при М <* МКр. При М>

МКр наблюдается

увеличение потерь. Когда в горле решетки достигается местная скорость звука, появляется так называемое "запирание" решетки, что приводит к значительному снижению давления (напора)и КЦД решетки.

Число М, при котором в горле решетки возникает, скорость звука, называется максимальным. Теоретическая (1) и экспериментальная (2)

зависимости M^iKC от соотношения площадей входа*к "горла* представ­ лены на рис.5-^ Различие между кригыми I м 2 объясняется влиянием вязкости перемещаемого через решетку газа#

Критическое и максимальное числа Мизменя­ ется при изменении угла атаки с*- при обтека­ нии потоком профилей в решетке. Об этом свиде­ тельствует соответствующие кривые на рис.5-£.

Коэффициент расхода и напора для элементарной ступени

Коэффициент расхода Сподачи) ступени опре­ деляется отношением осевой составляющей абсо­

лютней скорости Сц к окружной скорости ре­ шетки » Ca/ U

дозе'чг;ц.'.гнт напора ступени равен отношение действительного напо­ ра ^энергии), создаваемого ступенью к динамическому напору, соответст­ вующему окружной скорости рабочего колеса* «Этот при политропном и адиабатном сжатии определяется выражениями;

м

 

 

 

i

с №

* Ф . * . £ Л В Ж

V

 

 

 

 

 

 

 

 

*Ц ЛТ£

>

и1/ * p

V

 

 

N

 

Теоретический коэффициент напора

У \

т

 

 

Особенности характеристик компрессоров

46

V

 

 

J

 

 

Характеристики компрессоров выражает за­

 

 

 

висимости степени сжатия £ *

и его адиабатного

 

1 /

 

 

^

КДц £ от массовой подачи 1см. СЛС 8) при раз­

 

■10

- 5

0

 

 

 

 

 

 

уто.5-5 личной частоте вращения. Характеристики комп­ рессоров имеют некоторое отличие от характеристик вентиляторов и насо­ сов, что связано со значительным сжатием газа, перемещающимся через компрессор.

На характеристиках компрессоров обычно показывается граница помпажа, граница устойчивой работы.

Явление помпажа возникает при работе компрессора на сеть,которая

обладает тем большей аккумулирующей способностью, чем большее давле­ ние создает компрессор. Каждой частоте вращения соответствует опреде­ ленное значение минимальной подачи, начиная с которой начинается помпаж.

Характеристики осевых компрессоров имеют большую крутизну, что можно объяснить двумя причинами. С одной стороны, при увеличении чис­ ла Муменьшается диапазон углов атаки,обеспечивающих безотрывное (или почти безотрывное) обтекание профилей. При ^макс. характеристика стано­ вится вертикальной.* Именно поэтому с увеличением частоты вращения увеличивается крутизна характеристики компрессор:*, другой причиной

увеличения крутизны характеристик является изменение плотности газа..

Явление помпажа в изолированной ступени Под помпажом компрессорной ступени понимают режим неустойчивой

работы, связанный с отрывом потока на лопатках рабочего колеса или промежуточного направляющего аппарата из-за больших положительных уг­

лов

атаки. Каждой компрессорной ступени

соответствует

определенное

значение

коэффициента

расхода

tj)

П0ип» при достижении

которого сту­

пень

Вхбдйт в рвжйй Помпажа. При

наступлении помпажа в

одноступенча-

и х

комПресбЬрах резко

увеличивается

Шум й появляются

звуки высокой

частоты,

уменьшаемся ПоДИЧа комИреесора и Наблюдаются

колебания Аав-

леиия во

всей ПрбМСЧНбЙ йНсТН'.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис;^-Ч крййай â-èf й(№¥&етсгвует

 

 

 

обычной

характеристике

(|/

~ ^

 

изолиро­

 

 

 

ванной ступени. Точка а МДЯЗДбй Мочкой

 

 

 

начала помпажа ^первый рсжЙМ HàWif*àü)t При

 

 

 

дальнейшем уменьшений

 

Ь'одеМй;

кббДа

 

 

 

^

4» ЧпоМЙ /прсГисходй*

ск&чок

Ь изменении

 

 

 

подачи и давления за ступенью,

лничем ofit:

 

 

 

величины

уменьшаются

^переход

из

точки

 

 

 

в

точку

б).

От точки

б до

точки

в распо­

 

 

Рис. 5-*о

ложен

первый

эапомпахный уЧасгок,

где

уменьшением

подачи

уменьшается

и давление

за

ступенью; ïfptâ движении

в обратном

направлении, начиная

от

точки в и до точкй 6; Йрй увели­

чении подачи давление за ступенью

возрастает.

При дальн&иьтбм увели­

чении подачи, начиная от точки б,

характеристика представляв*

оббои

отрезок б -г, причем

из точки г происходит скачкообразный' Переход в

точку

д

на

основной

характеристике. Таким образом,

при jiâÜTi&Mrit

точки

в

в

сторону

увеличения расхода по

достижении

точка1 6 tfptaiecc

не возвращается в точку а-, и для вывода ступени из запонпйжйб'й харак­ теристики на основную необходимо достигнуть подачи значительно боль­

шей,

чем та, при которой ступень вошла в режим помпа, а при уменьше­

нии

подачи.

 

 

СЛС

16,

Вопросы

 

1. Из

каких элементов состоит ступень центробежного компрессо­

ра » назначение

этих элементов?

2.Назначение элементов ступени осевого компрессора?

3.Степень реактивности ступени компрессора? Как ее определить для центреНежного и осевого компрессора?

У^Лвненче Эйлера для ступени центробежного компрессора? Как

его преобразовать в форму:

(w ;£ 4 * V * + (vi _v№ *

5* Уравнение Зйлера для ступени осевого компрессора? Лак его пре­

образовать

в форму: 0 ^ =

< и г » - и О Д

+

?

 

 

6.

Лак

тип центробежного

колеса

влияет

на степень

реактивности

его ступени? Когда 0<0*>

0 ,5

;

8

* 0 ,5

; *0,5 * 0 £

I

 

7,

Аэродинамическая

схема ступени осевого компрессора при Q

=0?

6.

Аэродинамическая

схема ступени осевого компрессора при 0

^ ,5 ?

9.

Аэродинамическая

схема ступени

осевого компрессора при 0 = 1 ?

10,

Аэродинамическая

схема ступени осевого компрессора п ш 0

> I ?

П .

Размерные и безразмерные

характеристики ступени

ценг/робежного

компрессора?

12.Размерные и безразмерные характеристики ступени осевого компрессора?

13.Многоступенчатое сжатие в турбокомпрессоре по Т -$ диаграмме?

14.Как по Т - 5 Диаграмме определить энергию многоступенчатого турбокомпрессора?

15.Возможные способы профилирования проточной части осевого компрессора?

6. ПОРШНЕВЫЕ МАШИНЫ

CJ1C 14 отражает особенности рабочего процесса в поршневой машине (насосо и компрессоре). .Здесь приведены индикаторные диаграммы поршневого насоса и компрессора,которые могут быть получены при испытании

этих машин,зависимости,

которым определяется теоретическая и дейст­

вительная подачи поршневых

машин,среднее индикаторное давление. Под

последним понимается такое

условно одинаковое давление внутри цилинд­

ра, при котором работа в цилиндре равна работе действительного цикла поршневого компрессора в ^ .З н а я среднее индикаторное давление можно оп­ ределить индикаторную мощность,индикаторный КПД поршневого насоса и от­ носительные КЦД (адиабатный и изотермический)поршневого компрессора.

Индикаторная диаграмма поршневой машины характеризует изменение давления и объема газа (жидкости) в цилиндре на один оборот вала.

При этом в рабочем цилиндре поршневой машины осуществляются процессы:

падения давления (кривая 3 -4 ),

связанный с расширением газа

из вред­

ного ("мертвого’’) объема

; всасывания Н - 1 ), сжатия

v 1—2) и

подачи (2 -3).

Подача поршневой машины неравномерна за счет периодичности про­ цессов рабочего цикла и неравномерности перемещения поршня, скорость

РАБОТА действ. ЦИКЛА

\ ^i ~ f ê - d P - P i F S n / 6 0 t n \

P' П О Д А Ч А

V=-AHiFSn - действ.

• Л и ~ X i y X p X r

V

наполи. - Лн

O

ДАел EH.- Лр

.СП0

т е п л о в - Лт

объемн. козф.подлчи

M - B f e ftiJ i

МНОГОСТЗП, СЖАТИЕ

ПОРШНЕВЫЕ МАШИНЫ

 

 

ПОДАЧА

 

 

lît £ F £ M - T» p

 

у В Ш -

V ^ J F S n OH » ™ )

 

V

УогОйъемч.коэФ,

 

ГРАФИКИ ПОДАЧИ

СРЕДНЕЕ ИНДИКАТ

V= ITn F s CùzFsind.

ДАВЛЕН, р - Q

 

 

г£