Тепловые двигатели и нагнетатели. Ляшков В.И. - 64 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

утподдр
1
ц
11
2
ηηη
−λα−=
n
h
ZVG
. (5.12)
Из формулы видно, что при неизменных значениях входящих в неё параметров величина G прямо пропорцио-
нальна числу оборотов n. В действительности при увеличении n несколько увеличиваются потери от дроссели-
рования, подогрева и неплотностей, вызывающие уменьшение соответствующих коэффициентов. Однако этими
изменениями можно пренебрегать и не учитывать некоторую нелинейность приведённой зависимости.
Для ряда значений р рассчитаем подачу газа по формуле (5.12) и нанесём соответствующие точки в коор-
динатах р–G. На рисунке 5.32 для выходного давления р
1
и рассчитанной подачи G
1
нанесена точка 1. Понятно,
что чем выше давление р, тем подача будет меньшей, поскольку с ростом противодавления величина объёмного
КПД (выражение в квадратных скобках) стремится к нулю. В предельном случае, когда величина η
об
станет
равна нулю, подача вообще прекратится и процессы сжатия и обратного расширения будут просто совпадать.
Если объединить плавной кривой такие расчётные точки, то получим кривую (на рис. 5.32 это линия n
1
), ко-
торую принято называть характеристикой компрессора. Если число оборотов n увеличить, например, в 1,5 раза, то
каждая точка первой кривой сместится вправо, поскольку подача G тоже увеличится в 1,5 раза (точка 2, линия
n
2
). Аналогичный эффект будет и при уменьшении n, но смещение произойдёт уже влево – точка 3, линия n
3
. В
результате мы получим сетку характеристик компрессора с параметром n, сходящихся при G = 0.
Обычно в этих же координатах строится и характеристика сети потребителя. При постоянстве геометриче-
ских размеров с увеличением расхода в сети растёт скорость газа, а значит и гидравлическое сопротивление,
увеличивающие противодавление сети. Из основ гидравлики известно, что гидравлическое сопротивление оп-
ределяется обычно по формуле Дарси–Вейсбаха [22]:
ψ+λ
ρ
=∆
∑
=
j
i
i
d
lw
p
1
г
2
тр
2
,
где ρ, λ
г
ψ
i
– плотность газа, коэффициент гидравлического сопротивления и один из коэффициентов местного
сопротивления, соответственно; l и d – эквивалентные длина и диаметр системы.
Из формулы видно, что характеристика сети представляется некой квадратичной параболой (линия 6–1–5),
поскольку расход газа определяется произведением скорости на площадь сечения: G = w f.
Наложим эти две характеристики и найдём рабочую точку 1, отражающую установившийся режим работы
компрессора на сеть, поскольку в этом случае подача компрессора и расход в сети являются одинаковыми, как
одинаковы давление на выходе компрессора и противодавление сети. При увеличении расхода сети должна быть
увеличена и подача компрессора, и это приводит к перемещению рабочей точки в положение 5. Но эта точка бу-
дет лежать уже на другой характеристике компрессора (при числе оборотов n
2
) и при давлении более высоком,
чем предыдущее. При уменьшении расхода рабочая точка смещается в положение 6 при числе оборотов n
3
и
меньшем давлении. Таким образом, режим работы поршневого компрессора (да и любого другого) однозначно
определяется характеристикой сети потребителя и это усложняет проблему регулирования.
В зависимости от особенностей технологических процессов у потребителя характеристика его сети может
существенно изменяться на разных этапах технологического процесса (например, выключение оборудования в
обеденный перерыв или перерыв между сменами) и со стороны потребителя могут предъявляться разные тре-
бования к регулированию на компрессорной установке.
Чаще всего требуется, чтобы давление газа в сети потребителя поддерживалось постоянным при любых
изменениях расхода G (по линии 2–1–3, например). Чтобы обеспечить такое требование, применяют разные
приёмы, простейшим и наиболее эффективным из которых является изменение скорости вращения вала n. Это
достаточно просто, когда привод компрессора осуществляется от поршневого ДВС, паровой или газовой тур-
бины, однако, и при использовании асинхронных электродвигателей задача изменения частоты вращения вала
решается с помощью частотных преобразований, получающих всё более широкое распространение на практи-
ке.
В отдельных случаях потребителю важно иметь постоянную подачу G при различных давлениях в сети
(линия 4–1). Как это видно из рис. 5.32, и такое регулирование тоже хорошо реализуется изменением числа
оборотов. В общем случае этим же способом можно отработать любой закон регулирования, который необхо-
дим потребителю.

Страницы