Теоретический напор ступени это

Теоретический напор центробежной компрессорной ступени. Степень реактивности

Течение газа в рабочем колесе является сложным, поэтому для получения простейших расчетных зависимостей необходимо существенно схематизировать действительное течение. Будем считать течение в колесе установившимся (в относительном движении) и ассиметричным, что предполагает, строго говоря, наличие бесконечно большого числа бесконечно тонких лопаток. Треугольник скоростей на входе в рабочее колесо представлен на рис. 2. Входной треугольник скоростей построен для незакрученного потока, что близко к действительности при отсутствии входного направляющего аппарата или открытом положении лопаток последнего.

Направление входной кромки лопаток (угол b_1л) может не совпадать с направлением относительной скорости w₁ (угол b₁) и тогда возникает ударное обтекание входной кромки лопаток с углом атаки:

. (1.4)

При нулевом угле атаки вход называется безударным.

Удельная работа, сообщенная 1 кг газа в каналах колеса, может быть определена по формуле Эйлера:

, (1.5)

где с_1u и с_2u – соответственно проекции абсолютных скоростей на окружное направление на входе в рабочее колесо и на выходе из него.

Удельная работа l₀ еще называется теоретическим напором.

При осевом входе потока в рабочее колесо с_1u = 0, поэтому:

Рис. 3 Треугольник скоростей на выходе из рабочего колеса.

Из треугольника скоростей (рис. 3) для общего случая, когда a₁ ¹ 90 0 и b₂ ¹ 90 0 имеем:

;

. (1.6)

(1.7)

Анализ выражения (1.7.) показывает, что напор l₀, создаваемый центробежной ступенью будет больше напора осевой ступени, когда u₁=u₂. В этом проявляется достоинство центробежного компрессора, поскольку сжатие в нем осуществляется не только вследствие изменения абсолютных и относительных скоростей, но и вследствие изменений переносной скорости.

Исходя из закона сохранения энергии, можно сделать вывод, что теоретический напор l₀ затрачивается на повышение энергии давления газа, повышение кинетической энергии и потери энергии Dl_1-2.

. (1.8)

Из выражения (1.8) следует важный вывод: даже при отсутствии потерь (Dl_1-2=0) не вся работа l₀ затрачивается на повышение энергии давления; часть ее расходуется на повышение кинетической энергии. Следовательно, рабочее колесо самостоятельно не может выполнить функцию компрессора. После колеса необходимо иметь специальное устройство – диффузор, в котором высокая скорость с₂ будет снижена до скорости, близкой к с₁, для дополнительного повышения энергии давления газа.

Для характеристики относительной доли повышения энергии давления в колесе в сравнении с затраченной работой l₀ вводят степень реактивности r / при отсутствии потерь (Dl_1-2 = 0).

(1.9)

где r_ср – средняя в процессе 1-2 плотность газа.

Однако больший интерес представляет степень реактивности r, формулировка которого дана для частного случая несжимаемой среды, при указанном допущении полное давление на входе будет равно:

.

Пренебрегая потерями энергии (Dl_1-2 = 0), получим

(1.10)

Учитывая выражение (1.5) для компрессорной ступени при равенстве осевой и радиальной составляющих скоростей (с_1а = с_2r) и осевом входе потока (с_1u = 0) формула (1.10) принимает вид

(1.11)

Формула (1.11) показывает, что в компрессорной ступени с осевым входом на степень реактивности влияет закрутка потока за рабочим колесом с_2u.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Теоретический напор осевой компрессорной ступени

Теоретический напор осевой компрессорной ступени определяется аналогично теоретическому напору центробежной компрессорной ступени. Учитывая, что для осевой ступени u₁=u₂=u

. (2.1)

где с_2u. с_1u. w_2u. w_1u – проекции соответственно абсолютных и относительных скоростей на окружное направление на среднем диаметре (рис.2.3).

Полагая, что теоретический напор равен внутренней работе, затрачиваемой на сжатие газа массой 1 кг, его определяют из уравнения энергии как разность полных энтальпий в конце и начале процесса сжатия

. (2.2)

Так как ; следует

, (2.3)

где l₀=i₃-i₁ -теоретический напор ступени по статическим параметрам.

Из формулы (2.3) следует, что подводимая к рабочим лопаткам работа в общем случае идет на изменение как потенциальной, так и кинетической энергии сжимаемой среды. При выполнении равенства c₃=c₁ кинетическая энергия в ступени не изменяется, поэтому вся подводимая к рабочим лопаткам работа используется только для сжатия, такой режим работы будет наиболее оптимальным.

У вентиляторов выходная скорость больше входной, поскольку назначение вентиляторов – ускорение потока. В связи с этим за рабочими лопатками вентилятора не устанавливается направляющий аппарат.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Теоретический напор осевой компрессорной ступени

Теоретический напор осевой компрессорной ступени определяется аналогично теоретическому напору центробежной компрессорной ступени. Учитывая, что для осевой ступени u₁=u₂=u

. (2.1)

где с_2u. с_1u. w_2u. w_1u – проекции соответственно абсолютных и относительных скоростей на окружное направление на среднем диаметре (рис.2.3).

Полагая, что теоретический напор равен внутренней работе, затрачиваемой на сжатие газа массой 1 кг, его определяют из уравнения энергии как разность полных энтальпий в конце и начале процесса сжатия

. (2.2)

Так как ; следует

, (2.3)

где l₀=i₃-i₁ -теоретический напор ступени по статическим параметрам.

Из формулы (2.3) следует, что подводимая к рабочим лопаткам работа в общем случае идет на изменение как потенциальной, так и кинетической энергии сжимаемой среды. При выполнении равенства c₃=c₁ кинетическая энергия в ступени не изменяется, поэтому вся подводимая к рабочим лопаткам работа используется только для сжатия, такой режим работы будет наиболее оптимальным.

У вентиляторов выходная скорость больше входной, поскольку назначение вентиляторов – ускорение потока. В связи с этим за рабочими лопатками вентилятора не устанавливается направляющий аппарат.

Дата добавления: 2015-07-18 ; просмотров: 584 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

2.2. Теоретический напор осевой компрессорной ступени.

Теоретический напор осевой компрессорной ступени определяется аналогично теоретическому напору центробежной компрессорной ступени. Учитывая, что для осевой ступени u₁=u₂=u

. (2.1)

Полагая, что теоретический напор равен внутренней работе, затрачиваемой на сжатие газа массой 1 кг, его определяют из уравнения энергии как разность полных энтальпий в конце и начале процесса сжатия

. (2.2)

Так как ;следует

, (2.3)

Из формулы (2.3) следует, что подводимая к рабочим лопаткам работа в общем случае идет на изменение как потенциальной, так и кинетической энергии сжимаемой среды. При выполнении равенства c₃=c₁ кинетическая энергия в ступени не изменяется, поэтому вся подводимая к рабочим лопаткам работа используется только для сжатия, такой режим работы будет наиболее оптимальным.

У вентиляторов выходная скорость больше входной, поскольку назначение вентиляторов – ускорение потока. В связи с этим за рабочими лопатками вентилятора не устанавливается направляющий аппарат.

2.3. Действительный (полезный) напор и изоэнтропийный кпд компрессорной ступени.

Подводимая к рабочим лопаткам механическая энергия (теоретический) напор не может быть полностью использована для повышения давления, так как часть ее в процессе сжатия пойдет на преодоление потерь энергии.

Потери энергии в решетках компрессорной ступени по природе аналогичны потерям в решетках турбинной ступени и разделяются на профильные, концевые, волновые и на потери, обусловленные взаимодействием решеток.

Если потери в рабочей решетке и направляющем аппарате обозначить соответственно через Δl₁ и Δl₂, то работа, пошедшая только на повышение давления определяется по формуле

Работа l_a * , затрачиваемая ступенью только на повышение давления, называется действительным или полезным напором компрессорной ступени.

Действительный напор ступени равен работе изоэнтропийного процесса сжатия, поэтому также называется изоэнтропийным напором или изоэнтропийной работой сжатия.

. (2.5)

Если действительный напор определяется по статическим параметрам, то

. (2.6)

Степень совершенства компрессорной ступени характеризуется её изоэнтропийным КПД.

Под изоэнтропийным КПД компрессорной ступени понимается отношение действительного или полезного напора (изоэнтропийной работы сжатия) к внутренней работе сжатия .

С учетом выражений (2.2) и (2.5) получим

. (2.7)

. (2.8)

Таким образом, для определения изоэнтропийного КПД компрессорной ступени необходимо знать параметры заторможенного потока пред ступенью и за ней.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник