Тема: Изучение зависимости подачи компрессора от частоты вращения вала компрессора, количества ступеней

Цель: Формировать умения по расчету технических показателей компрессорных машин.

Определение количества ступеней сжатия компрессора и значения давлений на каждой ступени

Условия:

Необходимо осуществлять подачу аммиака в размере 160 м³/час под давлением … мПа. Начальное давление азота составляет … мПа, а начальная температура – 20°C. При расчетах принять максимальную степень сжатия x равной 4.

Задача:

Необходимо определить количество ступеней сжатия компрессора и значения давлений на каждой ступени.

Теоритические сведения.

Сперва рассчитаем необходимое количество ступеней n, воспользовавшись формулой для определения степени сжатия:

xn = Pк/Pн

Выразим и рассчитаем значение n:

n = log(Pк/Pн) / log(x)

Округлим получившееся значение до ближайшего большего целого числа.

Далее уточним степень сжатия одной ступени, положив, что степень сжатия на каждой отдельной ступени одинаково.

x = n√ (Pк/Pн)

Рассчитаем конечное давление первой ступени Pn₁ (n = 1), которое является также начальным давлением второй ступени.

Pк₁ = Pн • xⁿ

Рассчитаем конечное давление второй ступени Pn₂ (n = 2), которое является также начальным давлением второй ступени.

Pк1 = Pн • xⁿ

Итого в компрессоре должно быть … ступени, причем на первой ступени давление повышается с 0, 1 мПа до … МПа, на второй – с … МПа до … МПа и на третьей – с … МПа до … МПа.

	вариант

Р₁ МПа	0.1	0.15	0.2	0.1	0.15
Р₂МПа	4.5		5.5	3.5

Практическая работа №19

Тема: Центробежные нагнетатели

Цель: Изучить конструкцию центробежных нагнетателей

Центробежные нагнетатели (газовые компрессоры) являются основной рабочей машиной компрессорных станций газопроводов. В большинстве случаев они выполняются одно- или двухступенчатыми и представляют собой стационарные турбомашины сравнительно большой массы.

Главными составными частями ступени центробежного нагнетателя (ЦН) являются рабочее колесо и диффузор. Схема лопаточной решетки рабочего колеса с треугольниками скоростей на входе и выходе. При вращении рабочего колеса на входе его создается разрежение. Поступающий в межлопаточное пространство газ под действием центробежных сил движется в плавно изогнутых каналах рабочего колеса. Поток в ступени ЦН пространственный. Абсолютную скорость движения газа с рассматривают относительно статора компрессора. Ее можно представить как геометрическую сумму трех составляющих: осевой с_а, радиальной с_r и окружной с_u. Скорость движения частиц газа относительно элементов рабочего колеса нагнетателя называют относительной и обозначают (w). Ее также можно разложить на составляющие. Скорость движения элементов рабочего колеса (u) является переносной.

Для ЦН, как и для других турбомашин, справедливо уравнение неразрывности в виде G = ρ сF, а для радиальной части в виде V=π Dвτ c_r, где V - объемный расход, D и в - соответственно диаметр и ширина канала, τ - коэффициент стеснения сечения лопатками. Отношение расходной составляющей скорости к окружной скорости называют коэффициентом расхода φ. Для радиальной части рабочего колеса φ =c_r/u, для выхода φ _2r=c_2r/u₂. Вторым уравнением, характерным для турбомашин, является уравнение движения (уравнение Эйлера). Применительно к единице массы рабочего тела, прошедшей через рабочее колесо ЦН, его используют в виде H_ад= u₂c_2u - u₁c_1u, где c_2u, c_1u - проекции абсолютной скорости на окружное направление. Это уравнение не учитывает трения и сжимаемости газа и получено при бесконечно большом числе лопаток. Отношение доли энергии в ступени, превращенной в потенциальную энергию давления, ко всей энергии, сообщенной потоку в рабочем колесе, называют степенью реактивности. В ЦНПГ применяют ступени только со значительной реактивностью, т.е. такие, в которых энергия давления превышает энергию скорости.

Пользуются также понятием коэффициента теоретического напора Ψ = H_ад /u²₂. При c_1u=0 Ψ _т= c_2u /u₂. На практике иногда используют ψ _т=2c_2u /u₂.

Под степенью сжатия нагнетателя pн* по полным параметрам понимается отношение давлений, т.е. π _н^*=p_2н^* /p_1н^*.

По развиваемому отношению давлений центробежные компрессорные машины (ЦКМ) разделяют на вентиляторы, нагнетатели и компрессоры. Вентиляторы имеют π ≤ 1, 15, нагнетатели большей частью π _н=1, 1...2, 7. Центробежные компрессоры - компримирующие машины на более высокую степень сжатия, в промышленных установках они снабжены обычно промежуточными охладителями рабочего тела для снижения потребляемой мощности. В англоязычной технической литературе нагнетатели природного газа называются газовыми компрессорами, иногда бустерами. При заданном напоре все ЦКМ с использованием центробежных сил требуют меньшей окружной скорости и меньшей частоты вращения, чем осевые лопаточные машины. Кроме того, нагнетатели центробежного типа менее чувствительны к наличию капель влаги и частиц пыли в транспортируемом газе, чем осевые компрессоры.

Нагнетатель природного газа

Нагнетатели природного газа предназначены для его перекачки (транспортировки) от месторождений к местам потребления.

Рис.5. Нагнетатель природного газа:
1, 12 - уплотнения, 2, 11 - опорные подшипники, 3 - торсионный вал,
4 - корпус, 5, 8 - крышки, 6 - элементы статора, 7 - ротор,
9 - рабочие колеса первой и второй ступеней, 10 - упорный подшипник,
13, 15 - камеры для выхода и входа газа, 14 - межступенная диафрагма

Нагнетатель породного газа представляет собой компрессор центробежного типа (рис.5). Массивный корпус нагнетателя с торцов закрыт крышками 5 и 8. Внутри корпуса слагаются детали статора 6, образующие проточную часть, ротор 7 с двумя рабочими колесами 9 центробежного типа. Ротор опирается на опорные подшипники 2 и 11. В осевом направлении фиксируется упорным подшипником 10. Ротор нагнетателя жесткий. В местах прохода ротора через крышки 5 и 8 корпуса нагнетателя расположены концевые уплотнения 1 и 12, предотвращающее утечки из него газа. Ротор нагнетателя соединен с ротором газовой турбины торсионным валом 3.

Газ из магистрали попадает в камеру 15, расположенную перед первой ступенью нагнетателя, через приваренный сбоку на цилиндрической поверхности его корпуса патрубок. Пройдя рабочее колесо 9, газ направляется в межступенную диафрагму 14, а затем в рабочее колесо второй ступени. За второй ступенью из камеры 13 через второй патрубок, также приваренный к цилиндрической поверхности корпуса нагнетателя, газ уходит в напорный участок газопровода.

Нагнетатель обеспечивает перекачку природного газа по магистральным газопроводам, рассчитанным на давление 7, 6—10 МПа, Степень повышения давления газа в двух ступенях нагнетателя составляет 1, 44.

Для привода таких нагнетателей используют ГТУ, выполненные на основе авиационного двигателя, который является генератором рабочего тела для силовой турбины, приводящей во вращение ротор нагнетателя.

Масло к подшипникам ГТУ и нагнетателя подается двумя насосами, один из которых приводится в действие ротором нагнетателя, а второй ротором ГТУ.

Для охлаждения масла служат воздушные теплообменники.

Пуск установки, выход на рабочий режим и его поддержание осуществляются автоматически.

Практическая работа № 20

⇐ Предыдущая 13 14 15 16 17 18 19 202122 Следующая ⇒