Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
47
I
Расчет считается законченным, когда расхождение между предва. рительно принятым и найденным по (2.21) значениями рс/ри не пре
восходит 3 %, т. е.0,97 < —(Рс/РиЬредв ^ 1 г03. При проведении рас-
(Рс> Рн)на#ден
четов в области невысоких значений 1Сз « Ia следовательно, и ^c3 < 1, в которой (рс/рн)пр2 заведомо выше ожидаемого расчетного значения рс/рн, целесообразно для ускорения расчета принимать предварительное значение рс1 Pa < (рс/рн)пР2-
На рис. 2.4 даны рассчитанные по вышеприведенным уравнениям с помощью ЭВМ зависимости ид/0 = f (рР/рн, рс/рн) и значения оптимального геометрического параметра /3//р* (см. § 2.5).
На рис. 2.5, а показана для иллюстрации полученная на основе расчетов по (2.15) — (2.22) для струйных аппаратов с цилиндрической камерой смешения зависимость (Xc3)опт=/ (рс/рн, «) при рР/рн= = 15 И kp = ka = 1,4.
Как видно из рис. 2.5, а, при малой степени сжатия (рс/рн =1,1) величина (А,сз)опт = 0,5. С повышением степени сжатия значение (Хсз)опт монотонно возрастает и при рс/рн = 1,8 достигает 0,85. При дальнейшем повышении степени сжатия работа струйного аппарата ограничивается вторым предельным режимом, вследствие чего (XC3)onT снижается. Так, при рс/р„ = 3,0 (Xc3)om = 0,7; при рс/рн = 5,0, (Xc3)0HT — 0,55.
На рис. 2.5, б показана зависимость (Хсз)опт = f (pjpн) при ?р = ka — 1,4 для ряда значений рР/рн в диапазоне от 4 до 100. Этот рисунок показывает, что аналогичная зависимость (Хс3)0Пт = f (рс /рн) имеет место и при других значениях степени расширения рабочего потока. При степени сжатия рс/рн > 2,0 2,5 достижимый коэффи-
циент инжекции струйного аппарата с цилиндрической камерой смешений заметно снижается из-за второго предельного режима. Один из путей повышения достижимого коэффициента инжекции струйных аппаратов, развивающих повышенную степень сжатия, заключается в применении камер смешения конической формы (более подробно см. гл. 3).
В том случае, когда kp ф ka, критическая скорость сжатого потока, входящая в (2.15) — (2.24), может быть определена по (1.20) или (2.6), если известны параметры сжатою потока рс и Vc или Tc, а также газовая постоянная Rc и показатель адиабаты kc. Показатель адиабаты смешанного (сжатого) газа kc может быть выражен через теплоемкость и газовую постоянную с помощью уравнения
kc =------і----, (2.26)
2___Re
(Ср)с
где (ср)с — теплоемкость смешанного газа; Rc — газовая постоянная смешанного газа.
48
а) Показатель адиабаты к=1,13
49
2.4 в
2.4 в
Теплоемкость смеси идеальных газов
(Ср)с
(ср) р ~Ь Ц (ср)н . \ + и
газовая постоянная смеси идеальных газов
D _ Rf +u^H
Kc---------------,
1 + и _
(2.27а
(2.276)
где (Cp)р и — теплоемкость и газовая постоянная рабочего газа; (ср)н и .Rh — теплоемкость и газовая постоянная инжектируемого газа.
Из совместного решения (2.26) и (2.27) находим
fep-l
+ и-
*р-1
+ и
1
______________ Ru
ks — I Rp
(2.28)
При kp = kH и Rp~Ra\ (ср)р = (Cp)n = (Cp)c температура сжатого
потока газа определяется по формуле
Гс = (Гр + ы7„)/(1+и). (2.29)
52
На основе (1.20)
TJTp = (a„*/ap*)2 = 0. Из совместного решения находим
+ иа2 I (a ja )2 + и
30)
Строго говоря, формула (2.30) применима только для идеальных газов. Ею можно также пользоваться без существенной погрешности при расчете компрессоров, работающих иа перегретом паре. При расчете компрессоров, работающих иа насыщенном паре, поступают несколько иначе. Определяют энтальпию сжатого потока по формуле
h hp + uh4 (2.31)
1 + и ’
где Лр, Лн, Лс — энтальпии рабочего, инжектируемого и сжатого потоков.
По найденному значению Лс и известному давлению рс определяют удельный объем сжатого потока Vc по термодинамическим таблицам или диаграммам данного вещества, а затем по (1.20) определяют критическую скорость сжатого потока ас*.
Пример 2.1. Заданы параметры рабочего и инжектируемого потоков водяного пара перед струйным компрессором: Pp= 3 МПа; /р = 400 °С = 673 К; Vр = 0,09933 м3/кг; hp — 3232 кДж/кг; Sp= 6,923 кДж/(кг-К); ря = 0,3 МПа; tн = 180 °С = 453 К; v„ = 0,6838 м3/кг; й„ = 2824 кДж/кг; S11 = = 7,223 кДж/(кг-К). Требуемое давление сжатия рс = 0,6 МПа. Определить достижимый коэффициент инжекции и КПД струйного компрессора.
Решение. В данном случае’Ар= kH = 1,3; Rp= Rh= 0,5 кДж/(кг-К)- Оп. ределяем по (1.10) критические скорости рабочего и инжектируемого потоков.
aP* = Л/ 2— IOe-0,09933 = 580 м/с;
V 2,3
а„* = Л/ 2'1,3 Vo,3-IOe-0,6838 == 482 м/с;
V 2,3
°HJap* = Vе = 0,831; 1/У в = 1,2.
По Пр. н = 0,3/3= 0,1 определяем по газодинамическим таблицам (приложение 4) %р. и = 1,77; qp. н= 0,49.
По (2.23) проверяем, нет ли области qc3, в которой работа компрессора не-
Pp
возможна. Эта область определяется неравенством qC3 > —^ qps. Газодинами-
P с
ческую функцию qps находим по
Пр s= UE П„* = 0,1-0,546 = 0,0546; qp s = 0,326; ft щ9 s = — 0,326 = 1,63.
Ри Pc
Поскольку физически возможная область значений ?=?; 1,0, в данном случае отсутствует область значений qc3, в которой работа компрессора невозможна.
