Характеристики нагнетателей
VII ХАРАКТЕРИСТИКИ НАГНЕТАТЕЛЕЙ
Характеристикой центробежного компрессора называется зависимость отношения давлений (степени сжатия) 
, политропического коэффициента мощности (к.п.д.) 
и внутренней мощности 
от расхода при различной частоте вращения ротора.
Известно, что
(7.1)
где 
– расход; 
– давление; 
– плотность газа при условиях всасывания, называемых обычно начальными; 
– диаметр рабочего колеса; 
– угловая скорость.
На основании теории подобия зависимость (7.1) представляют в критериальной форме:
(7.2)
где 
– окружная скорость; 
– коэффициент расхода; 
– число Маха.
Рекомендуемые материалы
Поскольку – заданная величина, заменяют окружную скорость 
частотой вращения ротора 
и переходят к следующему выражению:
(7.3)
где 
, 
и 
– размерные величины, пропорциональные соответствующим безразмерным параметрам в (7.2).
Чтобы характеристики были пригодны для природных газов различного состава, их приводят к фиксированным, целесообразно выбранным условиям.
Параметры приведения: 
; 
; 
и 
(номинальная). В результате получаем
(7.4)
где 
, 
(7.5)
Такие характеристики, называемые приведенными, были разработаны во ВНИИгазе. В итоге широко поставленных натурных испытаний центробежных нагнетателей ВНИИгазом изданы специальные альбомы приведенных характеристик.
На рис. 5.11, а изображены приведенные характеристики для нагнетателя 370-14-1.
Рис. 5.11. Приведенные характеристики нагнетателя 370-14-1. Условия приведения: 
; ; и 
.
Порядок расчета следующий:
по формулам (7.5) определяют приведенный объемный расход на всасывании 
и приведенную относительную частоту вращения 
; при этом рабочий расход должен быть больше наименьшего, от которого начинаются кривые характеристики, не менее чем на 10 %; наименьший расход соответствует границе помпажа;
в зависимости от по соответствующим кривым находят политропический к.п.д. и приведенную внутреннюю мощность 
, а в зависимости от и – степень сжатия; по найденной величине вычисляют согласно (7.5) и, прибавив сюда мощность 
, затрачиваемую на механические потери, получают мощность на муфте привода.
При расчете режимов работы нагнетателей можно пользоваться также характеристиками второго типа, построенными не по объемному, а по коммерческому расходу. Такие характеристики нагнетателя изображены на рис. 5.11, б.
Порядок расчета следующий:
Вычисляют приведенный коммерческий расход 
и приведенную относительную частоту вращения:
; 
в нижнем поле кривых находят точку с координатами , ; от этой точки движутся по линии приведенного объемного расхода до пересечения с нужной линией ; на шкале находят, чему равна степень сжатия;
далее по вертикали переходят на верхнее поле кривых; в точке пересечения вертикали с – значение приведенной внутренней мощности 
, по формуле
вычисляют внутреннюю мощность и затем находят мощность на валу привода 
.
Характеристики компрессоров могут быть представлены аналитически. Из известных зависимостей наилучшей считается
(7.6)
Это уравнение характеристики первого типа.
Если заменить
получим уравнение характеристики второго типа
(7.7)
здесь 
(7.8)
и 
– опытные коэффициенты, зависящие от состава газа (
,
), температуры газа перед входом в нагнетатель 
и частоты вращения ротора (
).
Для поршневых компрессоров (станций) достаточно точным оказывается следующее эмпирическое уравнение характеристики:
, (7.9)
Ещё посмотрите лекцию "3.4. Мостиковые схемы" по этой теме.
где и 
– коэффициенты, получаемые обработкой опытных кривых зависимости объемного расхода при условиях всасывания () от степени сжатия ; 
(при 
, – учитывает влияние мертвого пространства).
Если объемный расход заменить коммерческим 
, то из (7.9) получается уравнение такого же вида, как и для центробежных компрессоров:
где
Это уравнение, как в (7.9), весьма удобно при совместном решении с уравнением характеристики трубопровода.
