CC BY
77
УДК 621.65
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОСТИЖИМЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ИНЖЕКЦИИ И СТЕПЕНИ СЖАТИЯ СТРУЙНОГО ПАРОВОГО КОМПРЕССОРА
Т.А. Барбасова, П.Н. Дивнич
Пароструйные компрессоры отличаются большой степенью расширения и умеренной степенью сжатия. Степень расширения рабочего потока после рабочего сопла в компрессорах велика. Отношение давлений рабочего и инжектируемого потоков перед компрессором во много раз больше критического отношения давлений. Степень сжатия, развиваемая такими аппаратами, обычно находится в пределах 2,5 < РС1РН < 1,2. К пароструйным компрессорам относятся аппараты для повышения давления отработавшего пара в сети.
1. Определение достижимой степени сжатия струйного компрессора
Расчет давления сжатия Ре производится по уравнению [1]:
гг , ^р.Н
^Р.н+Фз:^7—
Р^ = ________________п Ч-н
Р- Г п
ФзД
сЗ
р.н
П кд
-«V©-
1
П кдн2
и^/©
^н2+Фз
п
н2
П кд,
н2
Ф3П
сЗ
п
Р'Н
л/©-
1
П кд^ш П дн2 (1-ил/®)А,с3
Ф3П,
сЗ
П,
р.н
П кд.
-и\[® -
1
Р'Н
П кд,
н2
где и - коэффициент инжекции:
(1)
(2)
Ср - расход рабочего пара, кг/с; С„ - расход инжектируемого пара, кг/с; Рс - давление сжатого потока на выходе компрессора, Па; Ри - давление инжектируемого пара, Па; Прн - относительное давление рабочего потока во входном сечении камеры смешения:
ПР.н= Рн/Рр1 (3)
А,р н - относительная скорость рабочего потока во входном сечении камеры смешения; дрн - приведенная массовая скорость рабочего потока во входном сечении камеры смешения; Пп2 - относительное давление инжектируемого потока во входном сечении камеры смешения; Хн2 - относительная скорость инжектируемого потока во входном сечении камеры смешения; дп2 - приведенная массовая скорость инжектируемого потока во
входном сечении камеры смешения; - коэффициент скорости рабочего потока; К2 - коэффициент скорости инжектируемого потока:
Кг = ф,ф2фз; (4)
^2=ф4ф2фз- (5)
На основе экспериментальных исследований [1] рекомендовано принимать
Ф5 =0,95 ; Ф2 = 0,975 ; ф3 = 0,9 ; ф4 = 0,925 .
При одинаковых показателях адиабаты и одинаковых газовых постоянных рабочего и инжектируемого потоков
кр ~ &н,
Рр ~ я„;
0 = = ан*/ар*,
где аИ* - критическая скорость инжектируемого потока, м/с; ар* - критическая скорость рабочего потока, м/с:
— ^2I{кц +1) , (6)
ар*=Щй > (?)
где ин - удельный объем инжектируемого пара,
м3/кг; ир - удельный объем рабочего пара, м3/кг;
П* - относительное давление при характеристическим значении относительной скорости >.=1.
Относительное давление зависит от показателя адиабаты инжектируемого и сжатого потоков.
Энтальпия пара на выходе компрессора находится исходя из коэффициента инжекции и энтальпий рабочего и инжектируемого пара:
К={\+иК )/(1+ы)> (8)
где /гр - энтальпия рабочего пара, Дж/кг; й„ - энтальпия инжектируемого пара, Дж/кг.
2. Достижимые параметры работы струйного компрессора
Достижимые параметры струйного компрессора зависят от газодинамических параметров потоков во входном и выходном сечении камеры смешения, поэтому при расчете целесообразно задаваться рядом значений Хс3 в выходном сечении камеры смешения и для каждого значения определять достижимые параметры. На основе проведенных расчетов выбирают оптимальные достижимые параметры работы аппарата.
При использовании цилиндрической камеры смешения значения лс3, Л,н2 должны находиться в области А,с3 < 1, А,н2 < 1, так как скорость сме-
Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 5
Т.А. Барбасова, П.Н. Дивнич
шанного потока в выходном и входном сечении цилиндрической камеры смешения не может бать больше критической со3 < ас*, сон2 < ан*.
Предельные значения коэффициентов инжек-ции пароструйного компрессора находятся по формуле:
л /г \
ип р7© =
Рш
РЯсЗ РМ
Р^Р*
1 —
РЛсЪ
(9)
где мпр - предельно возможный коэффициент ин-жекции аппарата; д^ - приведенная массовая скорость инжектируемого потока.
Определение рабочего режима работы аппарата определяется из условий определения возможных входных параметров рабочего и инжектируемого пара. Необходимым условием установки компрессора на промплощадке является определение максимального коэффициента инжекции аппарата при максимально возможном повышении давления инжектируемого пара на выходе пароструйного компрессора.
Расчет параметров работы компрессора в зависимости от относительной скорости потока произведены для величины рабочего давления струйного компрессора Рр = 16 кгс/см2, величины инжектируемого давления струйного компрессора Рк = 2,5 кгс/см2, расхода инжектируемого пара 60 т/ч.
На рис. 1 представлена зависимость предельного и расчетного коэффициентов инжекции струйного компрессора в зависимости от относительной скорости потоков в камере смешения при заданных температурах и давлениях рабочего и инжектируемого пара на входе компрессора.
На рис. 2 представлена зависимости предельного и расчетного коэффициента повышения давления
Относительная скорость в камере смешении
инжектируемого пара на выходе компрессора в зависимости от относительной скорости потоков в камере смешения аппарата. Из рассмотрения режимов работы аппарата при наибольших расходах инжектируемого пара целесообразно рассчитывать повышение давление инжектируемого пара при достижимых коэффициентах инжекции не больше 1,5.
Рис. 1. Зависимость предельного и расчетного коэффициентов инжекции
о 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 I
Относительная скорость в камере смешения прии=1,5
(рс/рн)пр2 —в—рс/рн
Рис. 2. Зависимость повышения давления
инжектирующего пар на выходе компрессора
В результате предварительных расчетов рекомендуется устанавливать на промплощадке предприятия пароструйный компрессор, осуществляющий смешение низкопотенциального пара с промотборов турбин (2,5-2,7 кгс/см2, 60 т/ч) с паром (16 кгс/см2, 40 т/ч) с получением на выходе компрессора пара с давлением около 3,8 кгс/см2 при расходе 100 т/ч.
Заключение
1. Динамические процессы, протекающие в пароструйном компрессоре носят нелинейный характер. Основными ограничениями на устойчивую работу пароструйного компрессора являются относительные скорости потока во входном, выходном участке камеры смешения.
2. Пароструйный компрессор отличается простотой конструкции и рекомендуется использовать для утилизации отработанного пара.
3. Использование компрессора позволит обеспечить работу деаэраторов и сетевых бойлеров в зимний период при утилизации пара с промотбора 60 т/ч, что соответствует режиму работы турбин с максимальной выработкой электроэнергии.
Литература
1. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. -М.: Энергоатомиздат, 1989. - 352 с.
4
Вестник ЮУрГУ, № 7, 2007
