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.