ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Регулирование производительности турбогазодувок и турбоком прессоров из "Основные процессы и аппараты химической технологии Кн.1" Подобно центробежным насосам рабочее колесо 1 описываемых турбомашин (рис. 111-7, а) снабжено лопатками и заключено в кожух. Вращаясь с большой окружной скоростью, колесо увлекает с собою газ, выбрасывает его в кожух и далее в нагнетательный газопровод. При этом в центральной части колеса образуется разрежение, благодаря чему создается непрерывный приток свежих порций газа через всасывающий патрубок. Так как газ выбрасывается из колеса с большой скоростью, то по выходе из него он проходит через диффузор или направляющий лопастной аппарат 2 с увеличенной площадью выходного сечения, где кинетическая энергия переходит в энергию давления. Направляющий аппарат представляет собой систему неподвижных лопастей, охватывающих рабочее колесо машины и направленных в сторону, обратную рабочим лопаткам, в соответствии с направлением газовых струй, выходящих из колеса. [c.148] Степень сжатия газа в одной ступени компрессора обычно невелика, поэтому в общем кожухе машины на одном валу размещают нескольке колес. Так, по выходе из направляющего аппарата 2 (рис. П1-7, а) газ обратным каналом 3 подводится ко второму колесу. Пройдя последовательно все ступени, сжатый газ уходит в нагнетательный газопровод. Скорость выхода газа из последнего направляющего аппарата все же достигает часто 50 м/с, поэтому для понижения ее до уровня скорости в газопроводе кожух машины делается спиральным и заканчивается расширяющим коническим патрубком (угол конусности 6-8 ). [c.148] На практике встречаются различные варианты расположения рабочих колес в кожухе машины. Так, на рис. П1-7, б колеса расположены так, что газ всасывается слева и, пройдя все ступени, удаляется справа. Колеса машины по схеме, показанной на рис. П1-7, в, расположены так, что газ всасывается с двух противоположных сторон и удаляется общим потоком в середине кожуха. Последний вариант компактнее и освобождает машину от осевых усилий. [c.148] Турбогазодувки и турбокомпрессоры предназначены, однако, лишь для повышения давления газа, поэтому стремятся к уменьшению выходной скорости Са, переход которой в давление сопряжен с большими потерями энергии. С этой целью, как и у центробежных насосов (см. с. 120), лопатки рабочего колеса отогнуты назад относительно направления его вращения (на практике Ра = 37—50°). Так как скорость газа на выходе из направляющего аппарата обычно очень близка к скорости в нагнетательном трубопроводе, то вторым слагаемым в последнем выражении можно пренебречь. [c.151] Из выражения (П1.13) видно, что степень сжатия в одной ступени турбомашины растет с уменьшением температуры всасываемого газа и его удельного объема, поскольку plVl — ЯТ (соответственно с ростом плотности и молекулярной массы). Наибольшее влияние на степень сжатия оказывает окружная скорость на кромке рабочего колеса, достигаюш,ая в современных турбомашинах 400 м/с. Обычно 2 = 150—200 м/с и = 1,2—1,3 сравнительно редко встречается р /рх — 1,5—1,8. [c.152] В случае идеального газа температура в конце сжатия может быть найдена по известному соотношению Тп/Тц 1 = (Рп/рл-1) а для реального газа — по диаграмме —3. [c.152] Выражения (III.13) и (111.14) справедливы также для турбогазодувок с внутренним охлаждением (при помощи рубашки или внутренних каналов), отражающемся, как уже известно, на показателе политропы т или перепаде тепла на i—S-диаграмме ( 2— 1 на рис. I1I-2, 6). [c.153] Турбокомпрессоры, отличающиеся от турбогазодувок более высокой степенью сжатия, и, следовательно, большим числом рабочих колес, почти всегда работают с промежуточным охлаждением газа после группы ступеней (2—4), реже — после каждой ступени. Выражения (111.13) и (111.14) справедливы и в данном случае применительно к каждой группе ступеней, т. е. до каждого отвода газа в промежуточный холодильник. Рабочий процесс сжатия реального газа в многоступенчатом турбокомпрессоре с промежуточным охлаждением изображается в i—S-диаграмме так же, как и в случае многоступенчатого поршневого компрессора (см. рис. III-5, б). [c.153] Здесь т)о — коэффициент, учитывающий утечки газа через уплотняющее устройство (первое выражение относится к охлаждаемым, а второе — к неохлаждаемым машинам). На практике Лнз = 0,55—0,70 т)о = 0,95—0,99 = 0,60—0,75 т] = = 0,97—0,99. [c.153] Рабочая точка турбогазодувки и турбокомпрессора при использовании одиночной машины, а также для двух параллельно или последовательно включенных машин, как и в случае центробежного насоса (см. рис. П-10), находится на пересечении характеристики машины с характеристикой газопровода. [c.154] Перестройка же характеристик центробежных компрессоров на другое состояние всасываемого газа производят исходя из того, что развиваемое давление и мощность на валу машины пропорциональны плотности всасываемого газа рх/р == рх/р = = Nx N[. [c.154] Простейшим способом регулирования производительности при сохранении давления сжатого газа является перепуск его избытка (при помощи автоматического клапана) из нагнетательной во всасывающую линию нлн даже в атмосферу. Этот способ наименее экономичен, так как сопряжен с потерей энергии, з.чтраченной на сжатие перепускаемого количества газа. Рабочая точка и коэффициент полезного действия в данном случае остаются неизменными. [c.155] Такой же эффект регулирования (уменьшение подачи газа при р = onst) может быть достигнут путем изменения степени прикрытия задвижки или дроссельного клапана на нагнетательном газопроводе. В этом случае, как и у центробежного насоса (см. рис. П-10), изменяется производительность при постоянном давлении в нагнетательном газопроводе (перемещается рабочая точка) благодаря изменению характеристики последнего при неизменной характеристике машины. Данный способ сопряжен, однако, с увеличением удельного расхода энергии из-за падения коэффициента полезного действия машины и роста гидравлического сопротивления задвижки. [c.155] Регулирование массовой производительности машины при постоянном числе ее оборотов путем дросселирования всасываемого потока газа достигается в результате изменения его плотности с понижением давления. При этом изменяется характеристика машины, и давление в нагнетательном газопроводе уменьшается пропорционально давлению всасывания. Мощность на валу машины уменьшается, но массовый удельный расход энергии несколько возрастает. [c.155] Наиболее экономичным является способ регулирования работы центробежных компрессоров путем измеиеиня их числа оборотов, который практически возможен, однако, в случаях, когда машина приводится в движение паровой или газовой турбиной. Располагая универсальной характеристикой, можно обеспечить требуемые параметры рабочей точки без ввода дополнительных гидравлических сопротивлений и перепуска сжатого газа. Удельный расход энергии при Этом изменяется незначительно в результате некоторого уменьшения коэффициента полезного действия машины в сравнении с его значением для номинального рабочего режима. [c.155] По экономичности близок к рассмотренному способ регулирования при помощи направляющих лопаток, установленных иа входе или выходе нз рабочего колеса. Вследствие поворота всех лопаток при помощи специального устройства на некоторый угол поток газа закручивается, отклоняясь от нормального радиального входа. Это вызывает смещение кривой Н—V влево, и напор приходит в соответствие с давлением в нагнетательном газопроводе при меньшей подаче. Одновременно вследствие передачи газовому потоку меньшего количества энергии уменьшается мощность иа валу машины. [c.155] Вернуться к основной статье