<<
>>

§ 12.3. МОЩНОСТЬ И КПД КОМПРЕССОРА

Мощность и КПД компрессора. Мощность компрессора:

где ρ- плотность газа, поступающего в компрессор, кг / м3; V- объёмная подача компрессора, м3 / с; l- удельная работа компрессорного процесса, Дж / кг;

По - объёмный коэффициент, учитывающий потери объёма газа вследствие перетекания через зазоры уплотнений компрессора; пм - механический КПД компрессора, учитывающий расход энергии на преодоление механического трения и привод вспомогательных механизмов (масляных насосов, вентиляторов и насосов системы охлаждения, если они приводятся от вала компрессора).

Числовые значения ηaи пм для компрессоров различных типов приведены в соответствующих разделах учебного пособия.

Что касается КПД, то вместо истинного его значения используется значение, получаемое при замене реального рабочего процесса схематизированным. Принимают, что процесс сжатия происходит по политропе с постоянным показателем п:

считая, что газовый поток однородный.

Удельная работа изменения давления при таком процессе

Используя понятие «характеристика сжатия»

получим следующие варианты предыдущей формулы:

Вспомогательную функцию двух аргументов

можно определить по графику (рис.

12.7).

(12.24)

Рис. 12.7. График вспомогательной функции y (ε, n)

Показатель политропы nвыбирают применительно к реальному процессу.

Если процесс близок к адиабатическому, принимают n = к, где к - показатель адиабаты (для идеального газа), определяемый по составу газа.

Из формулы (12.23) и формулы для определения івытекают выражения адиабатической удельной работы, адиабатической мощности и внутреннего адиабатического КПД:

Здесь Nk- внутренняя мощность компрессора. Как и для насоса, это - мощность взаимодействия рабочих органов с потоком текучей среды, в данном случае - газа.

Заметим, что для учёта влияния на КПД внешних утечек с массовым расходомmу адиабатическая мощность подсчитывается по «полезной» части массового расхода на входе в компрессор:

Если пренебречь изменением кинетической энергии газа, то формулу адиабатической мощности можно представить так:

где

Аналогичные выражения получают для изотермического процесса сжатия, который служит эталоном для такого реального процесса, в котором текущая температура газа мало отличается от начальной.

При n = 1 (изотерма идеального газа) выражение (12.24) приводит к неопределённости. Используя условие pu = idemдля вычисления интеграла w1-2, видим, что yu3 = ln ε.Изотермическая мощность и внутренний изотермический КПД:

Подобным же образом для других числовых значений nформулируются понятия политропической мощности и внутреннегополитропического КПД:

Приведенные формулы можно использовать:

1) при испытании действующего компрессора с целью построения графика его характеристики;

2) для определения потребной мощности проектируемой компрессорной установки.

В первом случае измеряют расход газа и мощность компрессора, а затем вычисляют тот или другой КПД. Об определении значения nдля внутреннего политропического КПД говорится далее. Относительный КПД[XX] в данном случае является, как и внутренний КПД насоса, показателем режима, а при сравнении однотипных машин - также критерием эффективности затраты энергии на сжатие газа в одинаковых условиях.

Чем ближе реальный процесс к выбранному эталонному, тем меньше относительный КПД отличается от внутреннего КПД.

Во втором случае внутреннюю мощность можно вычислить так:

Вариант формулы выбирают в зависимости от того, какой КПД известен по статистическим данным испытаний компрессоров данного типа. Здесь относительный КПД выполняет другую роль: он служит коэффициентом мощности, т. е. поправкой, позволяющей перейти от теоретической мощности Nad(или Nu3,или NnoΛ), рассчитываемой по условиям перекачивания газа, к реальной внутренней мощности компрессора.

М о щ н о с т ь к о м п р е с с о р а - сумма внутренней мощности и мощности механического трения (потери мощности в частях машины, изолированных от потока газа): N = Nκ + Nm.

М е х а н и ч е с к и й КПД ηΜ= Nκ/ N.

И з о т е р м и ч е с к и й КПД.

Аналогичные определения - для адиабатического и политропического КПД.

М о щ н о с т ь н а в а л у к о м п р е с с о р а

где Necn- мощность вспомогательных механизмов (масляного насоса, вентилятора и др.).

Совершенство компрессорного процесса оценивают при помощи относительных термодинамических КПД - изотермического ηu3и изоэнтропного ηa.

Если действительный политропный процесс протекает в компрессоре с показателем nпри удельной энергии l,то изотермический и изоэнтропный КПД

Здесь lu3и la- удельные работы изотермического и изоэнтропного процессов, определяемые формулами (12.13) и (12.15).

Изотермический КПД ηu3применяют для оценки компрессоров с интенсивно действующим водяным охлаждением (поршневых и роторных). Для этих компрессоров изотермический процесс, обладающий наименьшей удельной энергией, является эталонным.

Компрессоры с неинтенсивным охлаждением (центробежные и осевые) оцениваются при помощи изоэнтропного КПД ηα. Это объясняется тем, что для

компрессоров этого типа изоэнтропный процесс является эталонным, наиболее совершенным.

Значения ηu3и ηaдля компрессоров различных типов приведены далее.

Установим основные, важные в расчётной практике соотношения, связывающие относительный изоэнтропный КПД с термодинамическими параметрами торможения процесса.

Из формул (12.1) и (12.10) следует

Действительный процесс является политропным, и для него формулу (12.17) можно записать в параметрах торможения при условии q = 0 так:

Из этих соотношений следует

Формула для расчёта относительного изотермического КПД для оценки объёмных одноступенчатых компрессоров с интенсивным охлаждением получается из (12.15) и (12.25):

Расчёт с использованием параметров торможения здесь не имеет смысла, потому что в начале и конце процесса сжатия скорости газового потока незначительны.

<< | >>
Источник: В. М. КАСЬЯНОВ, С. В. КРИВЕНКОВ, А. И. ХОДЫРЕВ, А. Г. ЧЕРНОБЫЛЬСКИЙ. ГИДРОМАШИНЫ И КОМПРЕССОРЫ. Конспект лекций для студентов ВУЗов.

Еще по теме § 12.3. МОЩНОСТЬ И КПД КОМПРЕССОРА:

  1. § 2.7. МОЩНОСТЬ И КПД
  2. § 16.2. МОЩНОСТЬ КОМПРЕССОРА ПРИ СТУПЕНЧАТОМ СЖАТИИ
  3. § 15.3. МОЩНОСТЬ ОДНОСТУПЕНЧАТОГОКОМПРЕССОРА
  4. § 4.6. МОМЕНТ, МОЩНОСТЬ И К. П. Д. ТУРБИНЫ.
  5. § 7.4. ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА. ИНДИКАТОРНЫЕ МОЩНОСТИ И К. П. Д. ХАРАТЕРИСТИКА НАСОСА
  6. § 13.5. ВНУТРЕННИЙ ПОЛИТРОПИЧЕСКИЙ К. П. Д. НЕОХЛАЖДАЕМОГО КОМПРЕССОРА
  7. § 18.4. ИСПЫТАНИЯ КОМПРЕССОРОВ
  8. § 15.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА
  9. § 13.9. ОСЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
  10. § 18. 2. ВЫБОР КОМПРЕССОРОВ
  11. § 13.3. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ КОМПРЕССОРЫ. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО
  12. § 14.3. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ
  13. § 17.3. ЖИДКОСТНОКОЛЬЦЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
  14. § 13.10. ОСНОВЫ РАСЧЁТА ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА
  15. § 17.6. ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
  16. § 17.5. КОЛОВРАТНЫЙ КОМПРЕССОР
  17. § 17.2. ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОМПРЕССОРЫ