Характеристики центробежного компрессора

Под характеристиками компрессорной ступени понимают графические зависимости коэффициента напора и изоэнтропийного КПД от коэффициента расхода при постоянной окружной скорости. Такие зависимости строят по результатам испытаний модельных ступеней на экспериментальных установках и используют при проектировании компрессоров.

Характер зависимостей ψ=f(φ) у центробежных компрессоров определяется типом рабочего колеса, что вытекает из зависимости (1.43), в которую входит радиальная составляющая скорости выхода потока из рабочего колеса, зависящая от расхода, и выходной угол β_2л рабочих лопаток.

Из формулы (1.43) следует, что при неизменной частоте вращения ротора в компрессоре с лопатками загнутыми вперед теоретический коэффициент напора с ростом расхода линейно увеличивается, а у компрессора с лопатками, загнутыми назад, линейно уменьшается. Для компрессора с радиальными лопатками от расхода не зависит.

Потери в компрессоре, особенно от неоптимальных углов атаки уменьшают напор и приводят к тому, что действительный коэффициент напора становится функцией расхода у всех компрессоров, включая и компрессор с радиальными лопатками. Зависимость ψ=f(φ) при этом является уже не линейной, а близкой к параболической (рис.9).

Больший КПД имеет компрессор с загнутыми назад лопатками при выходном угле β_2л=130÷145⁰. Одновременно у такого компрессора коэффициент расхода φ=с_1а/u₂, cоответствующий началу помпажа, будет наименьшим. Поэтому компрессор с лопатками, загнутыми назад имеет наибольший диапазон устойчивой работы.

Тип направляющего аппарата оказывает влияние на форму характеристики компрессора таким образом, что она в компрессоре с безлопаточным диффузором будет более пологая, чем в компрессоре с лопаточным диффузором. Это объясняется тем, что в безлопаточном диффузоре потери энергии слабо зависят от расхода, тогда как в лопаточном – влияние расхода, а следовательно, углов атаки на потери существенно.

Зависимость характеристик компрессора от типа направляющего аппарата представлена на рис.10. Замена лопаточного диффузора безлопаточным привела к тому, что характеристики компрессора стали пологими, а граница помпажа сместилась в сторону меньших расходов, однако напор и КПД компрессора на номинальном режиме при этом уменьшились.

Построение характеристик компрессора на рис.10 производилось с использованием расхода воздуха приведенного к нормальным атмосферным условиям на всасывании (р₀=0,1013 Мпа, Т₀=293 К). Кривые напора соответствуют постоянной частоте вращения, приведенной к нормальной температуре Т₁. Построенные в таких координатах характеристики компрессора называются приведенными. При определении приведенных расхода и частоты вращения использовались формулы, полученные из теории подобия

(1.44)

. (1.45)