Характеристики лопаточного компрессора

В условиях эксплуатации компрессор для наддува ДВС работает в широком диапазоне режимов работы и его характеристика должна быть согласована с характеристикой поршневой части.

Под характеристикой компрессора понимается зависимость степени повышения давления  или  и адиабатного КПД  или  от расхода воздуха G _к и частоты вращения ротора n. Характеристику компрессора получают экспериментально, проводя измерения параметров при постоянных частотах вращения вала. Расход газа регулируют с помощью заслонки.

Диапазон работы компрессора оценивается относительной величиной

,

где G _max и G _min – максимальный и минимальный расходы газа через компрессор.

Максимальный расход газа ограничен пропускной способностью элементов проточной части компрессора, а минимальный – ограничен помпажем.

Помпаж – это неустойчивая работа компрессора, которая проявляется в виде пульсаций воздушного потока в компрессоре и периодическим выбросом воздуха обратно во впускное устройство компрессора. Помпаж является следствием уменьшения расхода воздуха через компрессор ниже определенного для него критического значения. В результате происходит срыв потока воздуха с лопаток воздушного колеса или лопаточного диффузора компрессора, нарушается его устойчивая работа. Эксплуатация компрессора на режиме помпажа может вызвать разрушение его элементов.

Характеристика центробежного компрессора с наружным диаметром рабочего колеса 41 мм показана на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Характеристика центробежного компрессора

Жирные линии показывают зависимость p_к от расхода воздуха при постоянной частоте вращения. Тонкие линии – линии равных КПД.

Степень повышения давления p_к с ростом расхода падает и тем круче, чем выше расход. Область максимальных КПД располагается недалеко от линии помпажа.

Удаленность рабочих точек компрессора от линии помпажа оценивают коэффициентом запаса устойчивости

,

где индекс «помп» относится к параметрам на линии помпажа, а индекс «расч» – к расчетным параметрам.

Для расчетных режимов работы компрессора коэффициент k _уст должен быть больше 10 %.

Характеристики компрессора, полученные при разных атмосферных условиях, могут отличаться, поэтому измеренные при испытаниях параметры приводят к стандартным атмосферным условиям. Согласно ГОСТ Р 53637-2009 стандартными условиями считаются: давление p _ст = 100 кПа; температура Т _ст = 25° С.

Расход воздуха, приведенный к стандартным условиям, вычисляют по формуле

,

где p ₀ и Т ₀ – давление и температура окружающей среды, при которых снимается характеристика компрессора.

Частоту вращения колеса компрессора, приведенную к стандартным условиям, вычисляют по формуле

,

где n – частота вращения колеса компрессора, при которой снимается характеристика компрессора.