ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термогазодинамические процессы в элементах ступеней центробежных компрессорных машин и оценка их энергетической эффективности из "Моделирование характеристик центробежных компрессоров" При расчете термогазодинамических процессов и обработке результатов исследований центробежных и осевых компрессоров, паровых и газовых турбин обычно определяют параметры газа в характерных сечениях (при входе и выходе) эле.ментов проточной части. Действительный характер процесса в этих элементах остается, как правило, неизвестным. Специальные исследования для установления действительного характера процесса в каждом из элементов сопряжены со значительными техническими трудностями и не во всех случаях могут осуществляться с достаточной точностью. Это относится, в первую очередь, к рабочим колесам, в которых измерения необходимо проводить в относительном движении, а результаты передавать на измерительные приборы с помощью сложной системы передатчиков. При поэлементном анализе ступени компрессора в этом нет особой необходимости, так как проще заменить действительный процесс некоторым условным, используемым для всех элементов как при обработке результатов исследований, так и при расчетах. Вносимая при этом погрешность незначительна и компенсируется при едином методическом подходе к расчету и эксперименту. [c.54] Зависимости для определения параметров идеального газа при политропных процессах относительно просты и универсальны, так как дают возможность выполнять расчеты для процессов как сжатия, так и расширения. [c.54] Только в этом случае уравнение (2.6) можно проинтегрировать, в результате чего получается известное выражение политропного процесса pv = onst. [c.56] Необходимо заметить, что все уравнения термогазодинамики центробежных компрессоров в дальнейшем записываются в удельных величинах, отнесенных к 1 кг газа. Они обозначаются строчными буквами, а определения удельное или удельная для краткости опускаются. Удельную работу, затраченную на преодоление сил сопротивления, в дальнейшем будем называть потерянной работой. [c.57] Достоинством такого похода к расчету политропных процессов в реальных газах является то обстоятельство, что в расчетных формулах используются только термические и калорические параметры состояния, которые могут быть определены из уравнений состояния. Показатель изоэнтропы /г, входящий в большинство расчетных зависимостей для идеального газа и обычно оказывающий сильное влияние иа точность расчетов, в этом случае не используется совсем. [c.58] Для идеального газа формулы политропных КПД обоих процессов принимают привычную форму. [c.58] Уравнение первого закона термодинамики (2.15) является уравнением энергии в тепловой форме, в котором при расчетах центробежных компрессоров обычно принимают / ар = О, т. е. считают процессы, происходящие в компрессоре, адиабатноизолированными от окружающей среды [431. Уравнение (2.8) обобщенного политропного процесса связывает основные параметры реального газа при сжатии или расширении. [c.59] Рассмотрим три наиболее характерных элемента проточной части и дадим оценку их эффективности, используя понятие обобщенного политропного процесса. Течение газа в любых элементах ступени может быть сведено в конечном счете к этим трем случаям. [c.60] Неподвижный конфузор. В центробежных ступенях конфу-зорными элементами являются входное устройство (ВУ) с входным регулирующим аппаратом (ВРА), если он имеется в данной конструкции, н обратный направляющий аппарат (ОНА), если в нем предусмотрено увеличение скорости потока. [c.61] 21) видно, что при высоких скоростях потока при входе и небольших перепадах энтальпин в конфузоре его КПД может быть высоким, даже если сам процесс расширения У— идет с большим отклонением от изоэнтропы. Кроме того, КПД двух различных конфузоров могут оказаться одинаковыми, хотя процесс расширения в одном из них может идти со значительно большими потерями, чем в другом. [c.62] По форме это выражение совпадает с политропным КПД процесса расширения [см. уравнение (2.13)1, однако применительно к неподвижному конфузору его нельзя считать коэффициентом полезного действия, так как оно не учитывает полезную кинетическую энергию потока при входе. Только если происходит расширение неподвижного газа при Сх = О, коэффициент изоэнтропности и КПД конфузора совпадают. [c.63] Рабочее колесо. В рабочем колесе к сжимаемому веществу подводится механическая энергия, поэтому в нем одновременно увеличиваются (рис. 2.4) и давление рабочего вещества (от рх до и его скорость (от Сх до Со). Эффективность рабочего колеса определяется системой уравнений (2.14), (2.15), (2.8). [c.63] Доля потерянной работы в полной работе, переданной сжимаемому веществу в рабочем колесе, в значительной степени зависит от перепада энтальпий в колесе или, что то же самое, от разности кинетических энергий потока при выходе из колеса и входе в него, которые определяются его геометрией и режимом работы. Перепад энтальпий 1-2 — i l зависит от коэффициента реактивности колеса Qi o- Для большинства типов рабочих колес = 0,6-f-0,8. [c.64] Вследствие этого потерянная работа оказывается незначительной, и КПД колеса достигает довольно высоких значений (до 0,9 и выше). Действительно, при малых значениях Qi 2 и, значит, при малом перепаде энтальпий 2 — и i2i-2(i 2 — ) можно по формуле (2.22) получить довольно высокий КПД и для плохого колеса, в котором процесс будет значительно отклоняться от линии S = onst. При этом доля потерянной работы от перепада энтальпий 2 — 1 в колесе будет весьма значительной, а от полной работы ступени / = — i — относительно меньшей. В итоге политропный КПД колеса получится достаточно высоким. [c.64] что коэффициент изоэнтропности по форме совпадает с политропным КПД процесса 1—2 по статическим параметрам и равен политропному КПД колеса только в случае, если его коэффициент реактивности Ох.г = 1. В практике компрессоро-строения рабочие колеса с таким высоким коэффициентом реактивности, как правило, не применяются. [c.65] что коэффициент изоэнтропности диффузора всегда ниже, чем его политропный КПД, и совпадает с ним только в случае полного торможения потока в диффузоре. [c.67] Свойства реальных газов, сжимаемых в центробежных компрессорных машинах, описываются более сложными уравнениями состояния и значительно отличаются от свойств идеального газа. В зависимости от того, какие параметры входят в уравнение изоэнтропы, различают три ее показателя кр , кр-р, к г которые неодинаковы по величине, изменяются от точки к точке и могут быть строго определены только в дифференциальной форме. Это делает затруднительным использование показателей изоэнтропы в расчетах и в качестве критерия подобия. [c.70] Так как основная группа параметров подобия термогазодинамических процессов остается неизменной, попробуем установить только те из них, которые связаны с переходом от совершенного газа к произвольному реальному газу. Для этого необходимо рассмотреть основные уравнения термо- и газодинамики в безразмерном виде с возможно меньшим числом допущений. Используем некоторые положения теории термодинамического подобия, в частности подобия калорических свойств веществ, разработанные И. С. Бадылькесом [3] на основе сформулированного им расширенного закона соответственных состояний. [c.70] Бадылькес показал, что в рамках расширенного закона соответственных состояний (при одинаковых значениях л, т, Ои, Ме) термодинамическое подобие калорических параметров рабочих веществ определяется следующими постоянными. [c.70] Вернуться к основной статье