![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Мощность и КПД компрессора
Мощность и КПД компрессора. Мощность компрессора:
где ρ – плотность газа, поступающего в компрессор, кг / м3; Числовые значения η ои η м 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 n:
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).
Рис. 12.7. График вспомогательной функции y (ε, n)
Показатель политропы n выбирают применительно к реальному процессу. Если процесс близок к адиабатическому, принимают n = k, где k – показатель адиабаты (для идеального газа), определяемый по составу газа. Из формулы (12.23) и формулы для определения l вытекают выражения адиабатической удельной работы, адиабатической мощности и внутреннего адиабатического КПД:
Здесь Nк - 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 расходом
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
Подобным же образом для других числовых значений n формулируются понятия политропической мощности и внутреннего политропического 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 n для внутреннего политропического КПД говорится далее. Относительный КПД1 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.
____________ 1 Собирательный термин для величин η ад.в, η из.в, η пол.в. 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 Nад (или Nиз, или Nпол), 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 = Nк + Nм. М е х а н и ч е с к и й КПД 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 Совершенство компрессорного процесса оценивают при помощи относительных термодинамических КПД – изотермического η из и изоэнтропного η а. Если действительный политропный процесс протекает в компрессоре с показателем n при удельной энергии l, то изотермический и изоэнтропный КПД
Здесь lиз и lа - удельные работы изотермического и изоэнтропного процессов, определяемые формулами (12.13) и (12.15). Изотермический КПД η из применяют 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 η а. Это объясняется тем, что для компрессоров этого типа изоэнтропный процесс является эталонным, наиболее совершенным. Значения η из и η а для 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.
|