Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

b - ширина лопатки (хорда профиля);

- ширина решетки в направлении оси г; t - шаг лопаток по окружности;

--густота решетки;

--относительный шаг решетки;

So - осевой зазор между лопатками;

S, - радиальный зазор между лопатками рабочего колеса и статором;

а - положение вогнутости профиля (см. ниже). У современных компрессоров существуют следующие соотношения размеров: fc= (0,5ч-0,7) /, чаще -- 2; = 0,4ч-0,5; / - (0,81) Ь; So = (0,25-0,4) fo; s, - (0,0U 0,02) /. Втулочное отношение t, - 0,5-н0,75. Течение газа в ступени характеризуют следующие параметры:

Скорости Входные Выходные

Окружные или переносные (принимаются неизменными на входе и выходе)..... и и

Абсолютные . . - . ........ t-, Са

Относительные ............. Шз

Аксиальные, т. е. скорости в осевом направлении ................. Caz

Проекции скоростей на направ.пение окружной скорости............ . Г,ц с,,;

Углы

Потока ... ....... Р, Ри

Лопаток................. Pi

/ = Р,л - Pi.......- угол атаки;

5 = Рал - Рг.......- угол отставания потока;

6=2 - Pi........- угол поворота потока;

6 Ps.i - Ры.......- угол изогнутости лопаток

(угол изгиба профиля). i

J34. Профиль Основные величины, определяющие профиль,

следующие (фиг. 56, а): Ь - хорда профиля; S - толщина профиля; /-вогнутость профиля;

а - положение вогнутости профиля, т. е. расстояние от входной кромки до точки, соответствующей максимальной высоте средней линии профиля (средней линией профиля называется геометрическое место центров окружностей, вписанных в профиль). Установка профиля в решетке определяется выходным углом профиля Рал-

106 *

Лопатки постоянного профиля имеют во всех сечениях по высоте одинаковую форму и угол установки профиля; лопатки переменного профиля имеют различные по высоте форму и угол установки профиля. Профиль называется закрученным если его угол установки изменяется в зависимости от высоты лопатки.

Угол атаки / и угол отставания потока S определяют относительное положение средней линии профиля и направления скорости потока при входе и выходе.

Созданная Н. Е. Жуковским и развитая его учениками теория действия воздуха на крыло самолета объясняет взаимодействие сил между профилем и потоком воздуха.

На профиль набегает поток воздуха, обладающий на значительном расстоянии от профиля скоростью Wa>. Поток воздуха обтекает изогнутый профиль, увеличивая скорость над выпуклой стороной профиля и уменьшая скорость под вогнутой стороной, вследствие чего появляется (по закону Бернулли) избыток давления со стороны меньших скоростей, обусловливающий наличие подъемной силы Р. Движение воздуха вызывает лобовое сопротивление профиля Q, действующее в направлении скорости Коо.

D.Z О

-5 о 5 W rS Г Угоп атани

Фиг. 56. Профиль лопатки осевого компрессора:

а - профиль; б - характеристика профиля.

Силы Р и Q можно выразить следующими уравнениями:

P = c,bQ

и соответственно

Q = cbQ 2

где Су - коэффициент подъемной силы;

с,: - коэффициент лобового сопротивления; b - ширина профиля; Q - плотность среды; - средняя скорость потока. При значительном увеличении угла атаки (свыше 10-15°) происходит срыв потока, образуются вихри, увеличивающие Лобовое сопротивление, подъемная сила уменьшается.

На фиг. 56, б приводится примерный график изменения коэффициентов Су и с в зависимости от угла атаки i. С увеличением

компрессоров, что увеличивает компактность, но является недостатком для компрессоров малых производительностей ввиду увеличения относительной величины концевых потерь для коротких лопаток.

В компрессорах со степенью реактивности q„ = 1 применяют скорости и до 230 м1сек и до 120 м1сек. Возможность снижения

осевой скорости до

60 м1сек и увеличения вследствие этого высоты лопаток / обусловливает пригодность этих компрессоров для малых производительностей.

Большое значение vi\ увеличивает число Re и улучшает условия обтекания. При небольшой разности скоростей Ci, Са и Cj можно обойтись без первого направляющего аппарата и уменьшить потери при открытых осевых зазорах, поскольку Сз -> Сг.

Наибольшее распространение получили компрессоры со степенью реактивности = 0,5.

Заслуживает внимания схема (фнг. 58) комбинированного радиально-осевого компрессора, соединяющая в значительной мере достоинства осевого (экономичность) и радиального компрессора (напорность, пологая характеристика).

Основные особенности компрессоров следующие:

Достоинства

Недостатки

Фиг. 58. Конструктивная схема комбинированного радиально-осевого компрессора.

37. Сравнение I поршневых I ротационных центробежных

и осевых компрессоров

Достоинства Недостатки

Общие для всех объемных машин

Независимость подачи Ограниченная произво-т противодавления дительность в одном агре-

гате. Загрязненность воздуха маслом

Поршневые компрессоры

Высокая экономичность, в том числе Большой вес, габариты и металлоем-и для малых машин кость

Возможность получения высоких да- Неравномерность подачи влений

Ротационные компрессоры Компактность Большой износ рабочих органов

Сравнительно равномерная подача Низкая экономичность 112

Винтовые компрессоры

Компактность, экономичность, рав- Сложность изготовления номерная подача

Обилие для всех лопаточных машин

Неограниченная производительность Низкая напорность в одном агрегате Наличие неустойчиво!) области ха-

Быстроходность, компактность, ма- рактеристик лая металлоемкость Недостаточная экономичность д.пя

Плавная подача машин малой прои-чводительности

Воздух свободен от масла

Центробежные компрессоры

Большая надежность в эксплуатации Экономичность ниже экономичности

Сравнительно (с осевым компрессе- осевых и в ряде случаев ниже эксплуа-

ром) большая область устойчивой ра- тащюнной экономичности собственно

боты поршневых компрессоров (в новейших

Сравнительно (с осевым) высокая на- конструкциях достигнута высокая эко-

порность ступени номичность)

Осевые компрессоры

Высокая экономичность по сравне- Большая область неустойчивой ра-нию со всеми типами компрессоров боты

Прямоточность Круто падающая характеристика

устойчивой области, затрудняющая эксплуатацию при различных режимах

Основными типами широко распространенных компрессоров общего назначения (р = 8-н9 am) являются поршневые производительностью до 100 м/мин и центробежные производительностью от 200 mImuh и выше.

Изложенные выше особенности дают основание считать также перспективными осевые компрессоры в качестве базовых нерегулируемых и винтовые - в качестве пиковых.

8 Караби

35. Мощность и напор осевого компрессора

угла атаки до 12-15° возрастают коэффициенты Су и с; прн дальнейшем увеличении угла атаки коэффициент подъемной силы начинает уменьшаться, а коэффициент лобового сопротивления резко возрастает.

Выбор наивыгоднейшего угла атаки для данного профиля производится по наибольшим значениям к. п. д. решетки, учитывающим форму профиля и все виды сопротивлений.

Влияние шага на характеристику профиля сказывается лишь при густой решетке. При шаге t > 0,33 профиль решетки можно рассматривать изолированно.

При движении решетки ее профили оказывают воздействие на воздух, вызывая результирующую осевую силу (уравновешиваемую упорным подшипником, уравнительным поршнем или другими уравновешивающими средствами) и силу Р„ в направлении окружной скорости и. По теории импульсов сила Р„ равна изменению количества движения воздуха при входе и выходе, т. е. равна произведению массы протекающего воздуха т на разность составляющих в направлении и скоростей при входе w, и выходе ffio, т. е. на разность проекций скоростей w- и и,\ в направлении и:

Ми = РиГ = т{}1-\а - -\и)г.

Масса т соответствует секундному количеству воздуха, протекающего через решетку.

Окружная скорость и остается неизменной на входе и выходе. Из треугольников скоростей видно, что

И, следовательно.

Л1„=(Са„-с,„)г.

Мощность равна произведению момента на угловую скорость хю:

N = M = -f{c,,~c,,)ru.

Поскольку гю = и, выражение мощности примет следующий вид:

Мощность на един1Щу секундного расхода будет представлять собой работу, отнесенную к 1 кг воздуха, т. е. теоретический напор компрессора:

1 = Н (с2„ ~ Сщ) дж/кг, I [/ = Я = (С2„ ~ ciJ кГм/кГ .

f Полученное выражение напора является уравнением Л. Эйлера для осевых компрессоров, поскольку окружная скорость остается неизменной, и = = и.

Из треугольников скоростей видно, что при Ui = = и + Ci« = 2,, + и - Ci„ ffiiu - 2u следовательно, напор можно также выразить уравнением (при ci = с - с.)-Н=и~Щи) = «(ctgPi - ctgРз)с, дж/кг

ho = и (ctg pi - ctg рг) с, дж/кг. Введя коэффициент расхода с=~, получим /i„ = HF,(ctgPi-ctgpa),

и = (ctg Pi J-ctgai)c,

I но так как то

откуда

U - ctgPi + ctga,

2 ctgP,-ctgPg gJ

"« ctgPi-bctgai

It. е. напор ступени зависит только от окружной скорости и углов

"Р"*""- Различают следующие коэффициенты

ступени:

Коэффициент напора

36. Параметры ступени компрессора.

Степень реактивности

Н дж/кг.

И = Щ- ккал/кГ

2h„ г, ctgPi-ctgPz «2 - ctg Pi ctg ai

Коэффициент теплового напора ftp с, ftgPi:i£tg p.z

А --

"ctg pi + ctg Pa