ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые замечания о физических основах работы центробежных компрессорных машин из "Аэродинамика центробежных компрессорных машин" В отличие от компрессорных машин объемного действия, где сжатие газа производится путем непосредственного изменения объема с помощью подвижной стенки (поршня) рабочей полости, в центробежных и в осевых компрессорах сжатие среды достигается превращением в энергию статического давления динамической энергии, получаемой газом от вращающегося колеса. Это преобразование динамической энергии в энергию давления происходит частично в каналах рабочего колеса и частично в диффузорных каналах неподвижных элементов машины. Так как при этом основная часть механической энергии, передаваемой рабочим колесом газу, представляет собой динамическую энергию, то уровень скоростей в центробежном и в осевом компрессорах должен значительно превышать уровень средних скоростей в поршневом компрессоре. В соответствии с этим теория процессов, происходящих в поршневом компрессоре, базируется в основном на законах термодинамики. В центробежном же и в осевом компрессорах наряду с термодинамическими явлениями происходят весьма сложные аэродинамические процессы. [c.7] Центробежные и осевые компрессоры относятся к одному классу машин — к классу лопаточных турбокомпрессоров (в отличие от лопаточных ротационных компрессоров объемного действия). [c.7] В основном теория этих двух типов машин базируется на общих положениях аэродинамики, однако каждая из этих двух групп машин имеет свои особенности и требует решения ряда специфических весьма сложных аэродинамических проблем. [c.7] Типы центробежных компрессорных машин весьма разнообразны. Общим для всех этих машин является специфический характер движения среды в проточной части. Проточная часть любой трубокомпрессорной машины (компрессора, нагнетателя, вентилятора) может быть разделена на две группы каналов, принципиально различных по характеру силового поля каналы рабочих колес и неподвижные каналы различной конфигурации. [c.8] В каналах второй группы силовое поле складывается в основном пз сил трения, сил инерции, появляющихся в местах, где скорости потока относительно стенок канала изменяются- по величине или по направлению, и сил, вызываемых соответствующими градиентами давления (для газов, близких по удельному весу к воздуху, при давлении на всасывании, близком к атмосферному, силы веса можно не учитывать). [c.8] В каналах первой группы, где сообщается механическая энергия потоку, к перечисленным силам добавляются еще кориолисовые и центробежные силы от вращения среды в переносном движении. [c.8] Проточную часть центробежной компрессорной машины можно рассматривать как систему, состоящую из последовательно соединенных самостоятельных отсеков — ступеней. Под ступенью понимается комплекс неподвижных и вращающихся каналов, способных самостоятельно обеспечивать законченный процесс сжатия среды в определенных пределах давления. [c.8] Ступень обычно состоит из нескольких последовательно соединенных участков, расположенных концентрично относительно оси вала. Каждый такой участок представляет собой либо группу каналов, расположенных по окружности и соединенных между собой параллельно, либо один сплошной кольцевой канал. [c.8] Таким образом, центробежная компрессорная машина, состоя-ш,ая из одной или многих ступеней, аналогичных описанным, представляет собой сложный комплекс параллельно и последовательно соединенных вращающихся и неподвижных каналов различной степени диффузорности с различным характером силового поля и с различной степенью неравномерности профиля скоростей в поперечных сечениях. Заметим, что рассмотрение центробежной машины как системы каналов вовсе не значит сведение теории этих машин к элементарной канальной теории одномерных потоков. Перечисленные особенности каналов центробежной машины обусловливают ряд сложных явлений и процессов, отличных от тех, которые имеют место в обычных неподвижных каналах аналогичной степени диффузорности. Сюда прежде всего относится пространственный характер потоков внутри отдельных каналов, неравномерность полей скоростей по сечению, взаимное влияние отдельных участков проточной части с различным характером силового поля. [c.10] В связи с изложенным не представляется возможным ограничиться обычными (гидравлическими) методами расчета и опытом, накопленным в области расчета неподвижных каналов. Классические уравнения аэродинамики также не описывают всего многообразия явлений в каналах центробежной машины и н позволяют одними только аналитическими методами установить и количественно оценить все процессы, происходящие в машине. Поэтому возникает необходимость сочетания аналитических методов с широким использованием результатов экспериментальных исследований, проводимых непосредственно на натурных машинах и моделях. [c.10] Приведем некоторые сведения из газовой динамики. [c.10] Это уравнение получается в результате дифференцирования уравнения (1.1) и деления левой части полученного выражения на р п правой на gQRT. Уравнение (1. 2) характеризует связь между относительными изменениями параметров, т. е. между приращениями каждого из параметров, отнесенными к абсолютной его величине. [c.11] Первый член левой части этого уравнения представляет собой динамическое давление, второй член — статическое давление, а третий учитывает влияние геодезической высоты. Сумма этих трех величин вдоль каждой линии тока постоянна и характеризует полное давление в потоке. [c.11] Приведенные зависимости действительны для установившегося потока. Если течение не только установившееся, но и потенциальное, то эти зависимости действительны не только вдоль линий тока, но и нормально к ним. [c.13] Так как величины То, а следовательно, и Со в энергетически изолированном потоке неизменны, то скорость звука изменяется с изменением скорости с. [c.13] При наличии потерь температура торможения Тд, как и при отсутствии потерь, не изменяется по потоку, а полное давление Р п плотность заторможенного потока Ро изменяются. [c.14] Уравнение (1. 24) известно под названием уравнения Гагена— Пуазейла. Профиль скоростей, описываемый уравнением (1. 25), относится к сечению, достаточно удаленному от входа, где форма потока уже успела установиться. Если на входе в канал скорость равномерна, то под влиянием трения постепенно профиль скоростей развивается в параболический соответственно уравнению (1. 25). [c.16] Опыты показали, что эта зависимость, а вместе с ней и профиль скоростей в турбулентном потоке несколько изменяются в зависимости от числа Ке. [c.16] Приведенные выше данные о законах распределения скоростей и о коэффициентах сопротивления при ламинарном и турбулентном течениях относятся к каналам неизменных сечений. В каналах переменного сечения имеют место более сложные явления. [c.16] Это значит, что канал, который при малых числах М является конфузорным, превращается в диффузор, если газ будет протекать со сверхзвуковой скоростью. [c.17] Вернуться к основной статье