Файл: Хушпулян, М. М. Технико-экономические показатели современных компрессоров и установок.pdf

крывающем диске. Максимальные тангенциальные напряжения на расточке этого диска колеса с клапанными лопатками могут быть выражены уравнением

от, = уи% (kc + К -Ул- z2

’ V у Dn Do Sn

где kc и k\ — функции отношения — и формы диска; у и ул —

Di

соответственно удельный вес материала диска и рабочих лопа­ ток; z2 — число рабочих лопаток; lvu 6т и Ьт — соответственно средние значения длины, толщины и ширины лопаток.

Таким образом,

а; = уи\ = const,

откуда

и» Of

V V

Как видно, максимальное тангенциальное напряжение щ пропорционально удельному весу материала диска и квадрату его окружной скорости.

которое называется удельной прочностью применяемого мате­ риала.

Как видно из табл. 28, легкие сплавы, особенно титан, име­ ют более высокую удельную прочность, чем лучшие сорта ста­ ли. При использовании этих сплавов можно достичь наибольших окружных скоростей, доходящих до 300—350 м/с для колеса компрессорного типа. Недостатком дюралевых сплавов является их малая пластичность, а титана — высокая стоимость.

Наряду с прочностными условиями, газодинамический фак-

Таблица 28

Прочностные показатели материалов рабочих колес центробежных компрессоров

тор компримируемого потока газа, в свою очередь, также ста­ вит определенные условия, ограничивающие применение высо­ кой частоты вращения, если даже по условиям прочности ра­ бочего колеса желаемые окружные скорости допустимы.

Дело в том, что уравнение напора остается справедливым, если скорость газа меньше скорости звука в нем. При движе­ нии газов со скоростями, близкими к звуковым, начинает ска­ зываться сжимаемость газов, и выведенные уравнения напора делаются несправедливыми. Критерием их справедливости яв­ ляется так называемое число Маха, представляющее собой от­ ношение скорости потока к скорости звука в газе:

где с2 —: скорость потока в м/с; а = ]/ kgRT — скорость звука в

компримируемого потока ограничена:

Hjmax — (0,5 -г- 1,0)

где

При этом необходимо иметь в виду, что для легких газов могут быть допущены значительно большие окружные скорости. Для тяжелых газов нельзя использовать окружные скорости до 300 м/с, допустимые с точки зрения прочности.

Таблица 29

Значения окружной скорости рабочего колеса в зависимости от компримируемого газа

98

В табл. 29 приведены допустимые окружные скорости для

машины имеет важное практическое значение при проектирова­ нии, и в каждом случае должны определяться разумные гра­ ницы окружной скорости с целью обеспечения максимально допустимой частоты вращения. Из изложенного выше следует, что главной проблемой в области развития центробежных ком­ прессоров является вопрос повышения окружной скорости ра­ бочих колес, так как с ее повышением увеличивается степень сжатия ступени и уменьшается число ступеней, необходимых для достижения общей степени сжатия, что приводит к умень­ шению размеров и веса центробежного компрессора.

Пока окружная скорость центробежных компрессоров нахо­ дилась в пределах 220—250 м/с, влияние числа Маха было не­ значительным. При окружных скоростях 300—350 м/с влияни­ ем числа Маха уже нельзя пренебречь. К- п. д. сжатия и зона устойчивости работы — это два основных фактора, влияющих на экономичность эксплуатации центробежного компрессора. Снижение этих показателей едва ли может компенсироваться уменьшением стоимости компрессора, получаемой за счет по­ вышения его быстроходности. Поэтому, повышать число Маха, за счет увеличения окружной скорости без изменения геомет-, рии проточной части или выполнения иных мероприятий нельзя,-

Точные результаты, обеспечивающие относительно высокие значения к. п. д. и окружных скоростей, можно получить только при изменении характеристик в процессе экспериментальных исследований центробежного компрессора.

В отличие от компрессоров вытеснения (поршневых, винто­ вых и ротационных) производительность и давление нагнетания

ным давлениями рк и р1Ьих отношением е = ---- , мощностью N,

рн

к. п. д. -р и пр.

Работа машины при переменном режиме определяется газо­ динамическими характеристиками, представляющими зависи­

или весовой G производительности при одной ‘или нескольких, частотах вращения п. В силу сложности протекания процесса компримирования истинное значение газодинамической харак­ теристики определяется при испытаниях машины.

На рис. 32 представлены типичные газодинамические харак­ теристики центробежных компрессорных машин с лопатками,-