§ 13.4. РАБОЧИЙ процесс в динамическом компрессоре
Основные уравнения
Применительно к равномерному течению газа в центробежном или осевом
компрессоре можно записать два уравнения: распределения удельной внутренней работы
Индексы н и к означают начальное и конечное сечения любого участка потока
газа внутри компрессора.
Уравнения можно применять как к компрессору в целом, так и к отдельной его ступени (или группе ступеней), рабочему колесу, диффузору. Здесь дн-к - полное количество теплоты, полученное газом:
Подведенная теплота считается положительной, а сообщаемая (затраченная) работа, наоборот, отрицательной. Индекс «н - к» указывает на то, что соответствующая величина (работа, теплота) зависит от п р о ц е с с а изменения состояния газа на участке между сечениями н и к в отличие от обозначений н или к или н, к для величин, характеризующих с о с т о я н и е газа в указанных сечениях.
На энтропийной диаграмме (рис.13.9, а) уравнение (13.9) иллюстрируется следующим образом. Площадь н нкк соответствует полному количеству теплоты, полученному газом (согласно выражению δq = Tds). Если ds< 0 (отвод теплоты), то соответствующая этой части процесса площадь на диаграмме считается отрицательной (рис. 13.9. б).
Энтальпии в точках н и к выражены площадями, заключёнными под отрезками изобар abcnи dek,а разность энтальпий - заштрихованной площадью. Это следует из того, что при изобарическом сжатии от состояния н или к, согласно первому началу термодинамики, изменение энтальпии равно теплопритоку (w^ в этом процессе равна нулю). Если на диаграмме нанесены изоэнтальпы іни ік, то изменение энтальпии соответствуют также площади, заключённой под отрезком ek изобары pκ,отсекаемом изоэнтальпами.
Действительно, перепад энтальпий в двух
Рис.
13.9. Изменение состояния газа в
ступени центробежного компрессора
состояниях газа не зависит от вида процесса и может быть определён для произвольного процесса, например, нек. Поскольку а участке не энтальпия постоянная, то искомое изменение энтальпии происходит только на участке изобарического сжатия ек при давлении pκ.
Согласно выражению (13.9), работе изменения давления (-wh-k)в процессе изменения состояния газа н - к соответствует разность указанных площадей d dekHcbaaили е екнн .
Уравнение теплового баланса
Если умножить все члены уравнения (13.8) на A,а затем сложить левые и
правые части уравнений (13.8) и (13.9), учитывая (13.10), получим
Поскольку энтальпия и кинетическая энергия - функции состояния газа, их объединяют в один параметр, называемый полной энтальпией (или энтальпией торможения)[XXIII]:
где u - удельная внутренняя энергия газа.
В результате уравнение (13.11) примет вид:
Из полученного у р а в н е н и я т е п л о в о г о б а л а н с а следует, что работа и теплота, подведенные извне, в сумме эквивалентны изменению полной энтальпии на рассматриваемом участке.
Поскольку в центробежных и осевых компрессорах искусственное охлаждение газа в процессе сжатия применяют редко, а естественный теплообмен с внешней средой (путём лучеиспускания, конвекции и теплопроводности) сравнительно невелик, то процесс сжатия газа в ступени и в одном корпусе компрессора считают внешнеадиабатическим ( q*-κ= 0).
Тогда
Изменение состояния газа в компрессоре
На рис. 13.9, в ступень компрессора ограничена сечением 0на выходе из
обратного направляющего аппарата предыдущей ступени и сечением 6.
аппарате рабочего колеса и l3*-6в диффузоре и обратном направляющем аппарате (ОНА).
Приведенный анализ процесса сжатия газа схематичный. Изучая реальный
процесс, можно обнаружить, что он более сложен, чем на рис. 13.9. г. Так, перед
входом газа в ОНА может происходить некоторое снижение давления, а в каналах ОНА вследствие движения газа с замедлением давление снова может повыситься; интенсивность подвода тепла за счёт потерь в диффузоре и в ОНА неодинаковая; мощность дискового трения частично передаётся потоку непосредственно путём теплопередачи через диски.
Переходя от ступени к компрессору в целом, следует рассмотреть последовательно все ступени. При этом конечная точка 6предыдущей ступени - начальная для последующей, а в последней ступени ОНА заменяется спиральным отводом.
Еще по теме § 13.4. РАБОЧИЙ процесс в динамическом компрессоре:
- § 15.1. РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС В ЦИЛИНДРЕ КОМПРЕССОРА
- § 14.2. РАБОЧИЕ ОРГАНЫ И СИСТЕМЫ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ
- § 1.2. ДИНАМИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
- ЧАСТЬ II ДИНАМИЧЕСКИЕ НАСОСЫ, ОСНОВЫ ТЕОРИИ
- Лекция №11 Эндогенные геологические процессы (процессы внутренней динамики Земли)
- § 3.1. ФОРМЫ РАБОЧИХ КОЛЁС НАСОСОВ РАЗЛИЧНОЙ БЫСТРОХОДНОСТИ
- § 2.3. ПОТОК В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ МАШИНЫ, УРАВНЕНИЕ ЭНЕРГИИ
- 7. Понятие административного процесса как вида юридического процесса
- § 3.9. ВЫБОР НАСОСОВ ПО ЗАДАННЫМ РАБОЧИМ ПАРАМЕТРАМ ПРИВОДНЫЕ ДВИГАТЕЛИ.
- § 2.5. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ РАБОЧЕГО КОЛЕСА, ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ В МЕЖЛОПАСТНЫХ КАНАЛАХ
- § 2.2. УРАВНЕНИЕ ЭЙЛЕРА, ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ И ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ НАПОРЫ, РАЗВИВАЕМЫЕ РАБОЧИМ КОЛЕСОМ
- § 3.3. УПРОЩЁННЫЙ СПОСОБ РАСЧЁТА РАБОЧЕГО КОЛЕСА НАСОСА МАЛОЙ БЫСТРОХОДНОСТИ
- § 14.1. ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, УСТРОЙСТВО, КЛАССИФИКАЦИЯ
- § 12.3. МОЩНОСТЬ И КПД КОМПРЕССОРА
- § 13.8. ОСНОВЫ РАСЧЁТА СТУПЕНИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА
- § 13.10. ОСНОВЫ РАСЧЁТА ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА