Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
1 Такой профиль скоростей будет иметь место, если выходное сечение рабочего сопла /р1 совместить с входным сечением цилиндрической камеры смешения 2-2.
37
и энтальпия сжатого потока на выходе из компрессора hc определяется на основе закона сохранения энергии:
Ac = Jd^s-. (2.1)
I -f «
В идеальном струйном аппарате без потерь состояние сжатого потока в А, s-диаграмме определяется точкой с' пересечения прямой AD с линией Ac = const (см. § 1.7). Энтропия этой точки s'c. Изобара, проходящая через точку с', определяет давление сжатого потока р'с на выходе из идеального аппарата.
Действительный процесс струйной компрессии происходит с потерями, поэтому энтропия сжатого потока Sc после действительного струйного компрессора больше s'c, а давление сжатого потока рс ниже рс- Чем меньше потери в аппарате, тем ближе к р'с давление сжатого потока рс. Рабочий поток, поступающий в компрессор, расширяется в сопле от давления рр до давления рн. Состояние рабочего потока в конце этого расширения определяется точкой R.
В результате превращения Hpty2l теплоты в кинетическую энергию скорость рабочего потока во входном сечении цилиндрической камеры смещения достигает ш>Р2. Коэффициент скорости <рх учитывает потери при расширении рабочего потока. Здесь #р — изоэнтропный перепад энтальпий при расширении рабочего потока от давления рр до давления Pa.
Инжектируемый газ расширяется на входном участке камеры смешения от давления рн до давления р„2.
Состояние инжектируемого потока в конце этого расширения определяется точкой М. В результате превращения Нкц>\ теплоты в кинетическую энергию скорость инжектируемого потока во входном сечении цилиндрической камеры смешения достигает wH2. Коэффициентом скорости <р4 учитываются потери при расширении инжектируемого потока.
В камере смешения происходит выравнивание скоростей и повышение давления перемешиваемых потоков. Состояние потока в конце камеры смешения определяется точкой Е. Поток имеет среднюю скорость W3 и статическое давление р3.
Далее поток поступает в диффузор. В последнем происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную и тепловую. Состояние Потока после диффузора определяется точкой с. Статическое давление потока равно рс, энтальпия его равна hc, энтропия его равна Sc. ’ .
При принятом в данном случае неизменном коэффициенте инжек-ции компрессора и = idem или неизменной энтальпии Ac = idem давление сжатого потока на выходе из диффузора реального компрес^ сора рс ниже, чем в идеальном компрессоре рс (рс <Рс). из-за несовершенства процессов, происходящих в компрессоре.
38
S
2.2. Определение ‘достижимых коэффициентов инжекции и степени. сжатия струйного компрессора
В большинстве случаев при расчете струйных компрессоров решаются следующие две задачи:
1) определение достижимого коэффициента инжекции и компрессора при заданных параметрах рабочего (рр, Tp или рр, hp) и инжектируемого (рН) Th или рн, Ah) потоков перед аппаратом и заданном давлении сжатия рс;
2) определение достижимого давления сжатия компрессора рс при заданных параметрах рабочего и инжектируемого потоков перед аппаратом и заданном коэффициенте инжекции и.
Составим уравнение импульсов для цилиндрического участка камеры смешения между сечениями 2-2 и 3*3 (см, рис. 2.1). Изменение количества движения равно импульсу силы.
Примем условно с целью упрощения выводов, что до поступления в камеру смешения на участке между плоскостью 1-1, совпадающей с выходным сечением рабочего сопла и входным сечением 2-2 цилиндрической камеры смешения рабочий и инжектируемый потоки не смешиваются (см. рис. 2.1 и 2.2). Тогда уравнение импульсов можно записать так:
ф2 (GpOJp2 -f- GhOJh2)'—(Gp + Ga) W3 - (Рз;— Pp2) Zp2 -)- (Рз Рна) fat- (2.2)
Здесь и в дальнейшем Gp, Gh — расходы рабочего и инжектируемого газов, кг/с; шр1, ш„2, W3 — скорости рабочего и инжектируемого потоков во входном сечении и смешанного потока в выходном сечении цилиндрической камеры смешения, м/с; рР2, рИ2, р3 — статические давления рабочего и инжектируемого потоков во входном сечении и смешанного потока в выходном сечении цилиндрической камеры смешения, Па; /Р2, /Н2 — площади рабочего и инжектируемого потоков во входном сечении цилиндрической камеры смешения, м2; <р2 — коэффициент скорости камеры смешения.
Введением в первый член левой части уравнения (2.2) множителя Ф2 <1 учитывается потеря количества движения в камере смешения из-за трения. Согласно принятому условию /Р2 == /р1, где/р1 — выходное сечение рабочего сопла, п wP2 = Wpu где шР1 — скорость рабочего потока в выходном сечении сопла. При расчетном режиме работы компрессора рР2 = Pp1 = рн, где рн —давление инжектируемой среды в приемной камере компрессора.
Пренебрегая начальными скоростями Wp и шн рабочего и инжектируемого потоков в подводящих трубопроводах из-за малости этих скоростей по сравнению со скоростями этих потоков в камере смешения > и вводя с помощью коэффициентов скорости поправку на неизоэнтроп-ность процессов расширения и сжатия, можно выразить скорости потоков в характерных сечениях цилиндрической камеры смешения струйного компрессора следующими уравнениями.
