Характеристики компрессоров

Основными величинами, характеризующими работу центробежного компрессора, являются степень повышения давления и адиабатный КПД . Они изменяются в зависимости от расхода воздуха , частоты вращения рабочего колеса , давления и температуры воздуха на входе в компрессор,, т. е. от режима работы двигателя и параметров окружающей среды. Знание этих зависимостей является необходимым в первую очередь для определения мощности, затрачиваемой на вращение компрессора, при оценке режимов совместной работы турбины и компрессора в составе турбокомпрессора.

Рис. 6.13. Зависимость степени повышения давления от объёмного расхода воздуха

Характеристиками компрессора называются зависимости и от параметров, определяющих режим его работы, т. е. от расхода воздуха и частоты вращения рабочего колеса .

При отсутствии потерь энергии и неизменной частоте вращения колеса работа, подводимая к компрессору, расходовалась бы на сжатие воздуха и степень повышения давления была бы одинаковой при любом объемном расходе воздуха через компрессор , т. е. зависимость представляла бы прямую линию (рис. 6.13).

В действительности сжатие воздуха сопровождается потерями напора на трение и удар. Потери напора на трение растут с увеличением расхода воздуха . Уменьшение от потерь на трение на рис. 6.13 отображается ординатами между линиями и . Потери на удар связаны с отклонением направления относительной скорости от расчетного значения. На расчетном режиме поток воздуха входит в каналы колеса и лопаточного диффузора безударно, поэтому потери на удар отсутствуют (точка А). На других режимах эти потери будут иметь место, вследствие чего будет уменьшаться (кривая ).

Построив подобные характеристики для нескольких частот вращения колеса, получим совокупность зависимостей от для различных . Эта совокупность зависимостей в сочетании с соответствующими графиками изменения (рис. 6.14) и представляет размерную характеристику компрессора.

 

Рис. 6.14. Зависимости

С уменьшением расхода воздуха до определенной величины может наступить неустойчивая работа компрессора (помпаж), обусловленная срывом воздушного потока в проточных частях компрессора. Помпаж характеризуется периодическими колебаниями давления и скорости воздуха и сопровождается вибрацией компрессора, уменьшением КПД и давления наддува .

Поскольку характеристику компрессора получают опытным путем, то она справедлива именно для тех параметров окружающей среды, при которых проводились испытания. Для практического применения необходима универсальная характеристика компрессора, справедливая для любых условий. Универсальная характеристика центробежного компрессора (рис. 5.15) представляет зависимости .

Рис. 6.15. Универсальная характеристика центробежного компрессора

Для приведения параметров к стандартным условиям используются уравнения:

• расхода воздуха ;

• частоты вращения колеса .

Начальные атмосферные условия принимают в соответствии со стандартами на испытания турбокомпрессоров. Параметры заторможенного воздушного потока на входе в рабочее колесо , в связи с малыми скоростями и потерями на входе, для турбокомпрессоров с консольным расположением колес обычно принимают и , где и - параметры воздуха при испытании компрессора или принятые в расчетах.

В универсальной зависимости существует пропорциональность между приведенным расходом и величиной , а также между и отношением , которое, в свою очередь, пропорционально числу Маха . Величина частоты пропорциональна отношению для конкретного компрессора, которое пропорционально соответствующему числу Маха, подсчитанному по окружной скорости на наружном диаметре колеса.

Параметры на универсальной характеристике компрессора, как правило, связаны с наддувом двигателей определённой размерности и быстроходности.

7. ТУРБИНЫ АГРЕГАТОВ НАДДУВА

Дата добавления: 2014-10-17