Материал: 2410

Диаметр колеса компрессора указан в обозначении турбокомпрессора (ТКР-7 − турбокомпрессор с радиальной центростремительной турбиной и центробежным компрессором с наружным диаметром колеса 7 см).

Согласно ГОСТ 9658-81 за нормальные приняты наружные диаметры колес, равные 5,5; 7; 8,5; 11; 14; 18; 23 см. Центробежные компрессоры по конструктивному исполнению бывают низкого давления (Н) до 0,19 МПа, среднего (С) 0,19–0,25 МПа и высокого (В), более 0,25 МПа (давление не избыточное, а абсолютное).

На рис. 10.3 приведена схема проточной части турбокомпрессора, а на рис. 10.4 показано изменение параметров воздуха (скорости, давления, температуры) при его прохождении через различные сече-

Рис. 10.3. Схема проточной части центробежного компрессора: 1 – рабочее колесо; 2 – диффузор; 3 – улитка

156

Здесь и в дальнейшем буквой С обозначаются абсолютные скорости, W – относительные, U – окружные. Индекс О соответствует параметрам потока воздуха, поступающего во входной патрубок компрессора, индекс 1 – перед входными кромками лопаток колеса, 2 – за выходными кромками лопаток на диаметре колеса D2К, 3 – на выходе из диффузора, 4 – на выходе из диффузора улитки, 5 – на выходе из патрубка воздухосборника.

Выбрав по расчетным значениям πк и Мk прототип турбокомпрессора (например, ТКР-7), мы уже знаем, что наружный диаметр колеса D2К равен 7 см. Зная значение D2К (см. рис. 10.3), из конструктивных соображений находим другие размеры колеса и входного патрубка.

Диаметр входного патрубка (сечение 0 – 0) DВХ = (0,6 – 0,7) D2К. Входной патрубок обычно уменьшается в сечении (уменьшается диаметр на 5 – 10%) по направлению движения воздуха к колесу компрессора, что способствует устойчивости потока. Оптимальная вели-

R T о

R = 287 Дж /(кг· К). При данных параметрах ρо = 1,165 кг/м3.

На рис. 10.4 показано изменение скорости, температуры и давления в различных сечениях центробежного компрессора.

157

При входе в колесо (сечение 1–1) скорость С1 увеличивается по причине уменьшения площади (из-за наличия лопаток, площади ступицы). Давление и температура незначительно снижаются.

10.7. Зная массовую подачу воздуха компрессором, находим его параметры на входе в колесо:

целью его уплотнения (повышения давления и плотности). Колесо компрессора принудительно раскручивает турбина до высокой частоты вращения (50 000 – 200 000 мин -1). Скорость С , температура Т и

давление Р2 резко возрастают.

В результате расширения каналов диффузора (сечение 2–2 и 3–3) и улитки (сечение 3–3 и 4–4) скорость воздуха снижается, а тем-

где Laд – адиабатная работа сжатия; ηнап – напорный адиабатный КПД (0,6 − 0,75) характеризует способность колеса создавать напор.

Для подачи воздуха в цилиндры двигателя необходимо осуществить его впуск в компрессор, сжатие и нагнетание. Принимаем, что процесс сжатия происходит без подвода и отвода теплоты (адиабатно).

10.9. Общая удельная работа (Дж/кг) при адиабатическом сжатии находится из выражения [36, 37]

159

где ср= 1005 Дж/(кг·К) – удельная массовая изобарная теплоемкость воздуха; Та= 293 К – температура на входе в компрессор, k =1,4 – по-

казатель адиабаты; πк – степень повышения давления на выходе из компрессора.

10.10. Определив окружную скорость и диаметр колеса, нахо-

дим частоту вращения вала колеса компрессора nk из формулы

Малоразмерный компрессор имеет максимальное значение КПД при числе лопаток 10 − 12.

При движении воздуха в расширяющихся каналах рабочего колеса повышается давление за счет диффузорного (расширяющего) эффекта. Кинетическая энергия на выходе из колеса составляет обычно около половины общей энергии потока, поэтому для превращения ее в потенциальную энергию давления за рабочим колесом устанавливают диффузор. Крупные высоконапорные компрессоры снабжаются лопаточными диффузорами. В большинстве конструкций современных малых центробежных компрессоров применяют безлопаточный диффузор.

10.12. В первом приближении плотность ρ2 находим по температуре T2 , найденной по скорости U2 , с помощью выражений

160