Всасывающие камеры

 

Всасывающие камеры (ВК) служат для подвода газа к первой ступени с наименьшими потерями и для обеспечения равномерного по окружности потока на входе в первую ступень.

В конструкциях компрессоров применяются два типа всасывающих камер: с осевым подводом и с радиальным подводом.

С точки зрения минимальных потерь течение во всасывающих камерах конфузорное с коэффициентом К _{0 -н} = С ₀/ С_н ≈2,0-4,0.

Для обеспечения минимальных потерь и осесимметричной структуры потока оптимальным является осевой подвод газа. Но он может быть обеспечен лишь в одноступенчатых компрессорах с консольным расположением РК или в многоступенчатых многовальных компрессорах (рис. 12.1).

а) б)

Рис. 12.1. Схемы осевых подводов: а) одноступенчатый нагнетатель;
б) многоступенчатый многовальный компрессор

ВК с радиальным подводом применяют в многоступенчатых одновальных компрессорах. Совершая поворот от радиального направления к осевому, примерно 60 % всего расхода газа проходит через нижнюю половину патрубка. Поэтому при входе на лопатки рабочего колеса поток имеет различные по сечению скорости. Для придания потоку осесимметричной структуры в сечении 0–0 во всасывающих камерах устанавливают разделительные ребра.

Радиальная ВК состоит из трех участков (рис. 12.2): подводящего канала, спирального канала и кольцевого конфузора.

За расчетные сечения в подводящем канале прнинимаются сечения, перпендикулярные оси симметрии патрубка. В спиральном канале газ движется через сечения, проведенные касательно к цилиндрической поверхности диаметра D_кк, а не радиальные сечения, как обычно принимается в расчетной практике.

Вследствие этого внутреннюю поверхность спирального канала проектируют по эвольвенте из условия равномерности потока по окружности. Радиус кривизны эвольвентной поверхности [6]

,

где D_кк – диаметр кольцевого конфузора.

Расход газа через расчетные сечения пропорционален углу разворота спирального канала в радиальной плоскости θ;

,

где Q ₁₈₀ – объемный расход при входе в спиральный канал (Q ₁₈₀ ≈ Q _н).

Рис. 12.2. Схема радиальной всасывающей камеры центробежного
компрессора: 1 – подводящий канал; 2 – спиральный канал;
3 – кольцевой конфузор

Потери во всасывающих камерах определяют по гидравлическим соотношениям:

,

где ζ_н-0 =0,12–0,15 (у недостаточно обработанных ВК и ВК, имеющих ограниченные осевые и радиальные габариты, коэффициенты потерь могут достигать 0,3-0,5) [11].

Коэффициент потерь во всасывающих камерах зависит от конфузорности течения и плавности обводов ζ_н-0= f (К _0-н; r_кк / b_к). При увеличении r_кк / b_к уменьшаются потери, связанные с поворотом потока (рис. 12.3), но возрастают габариты. Во всасывающих камерах второй и последующих секций осевые габариты ограничены, поэтому они имеют более высокие коэффициенты потерь, чем ВК первой секции.

 

 

Рис. 12.3. Зависимость коэффициента потерь ВК от коэффициента
конфузорности и отношения r_кк / b_к

Рекомендуемые соотношения между основными геометрическими размерами подвода:

- коэффициент конфузорности

;

- внутренний радиус поворота

;

- радиус внешнего поворота

,

где .

- ширина и диаметр кольцевого конфузора

,

где ;

.