Sprężarki wirnikowe. Teoria, konstrukcja, eksploatacja
Andrzej Witkowski
rok wydania: 2013 (wyd.II, poprawione)
stron: 383
oprawa: miękka
format: B5
wydawnictwo: Politechnika Śląska
Podręcznik - obecnie wydanie drugie poprawione - jest wynikiem wieloletniego doświadczenia autora jako wykładowcy przedmiotu "Sprężarki wirnikowe" na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach oraz różnego typu studiów podyplomowych. Doświadczenie to wzbogacane było sukcesywnie poprzez badania własne w zakresie rozpoznania zjawisk przepływowych występujących w stopniach sprężających, których wynikiem było opracowanie własnych konstrukcji na potrzeby przemysłu oraz osobiste kontakty z przedstawicielami krajowych i zagranicznych ośrodków zajmujących się problematyką sprężarek wirnikowych. Zakres materiału zawartego w niniejszym podręczniku, zawierającego zarówno elementy analizy.
SPIS TREŚCI:
PRZEDMOWA
OZNACZENIA
1. BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA SPRĘŻAREK
1.1. Definicja sprężarki
1.2. Podział sprężarek
1.2.1. Podział w zależności od zasady działania
1.2.2. Podział w zależności od rozwiązania konstrukcyjnego
1.2.3. Podział w zależności od przyrostu energii właściwej
1.3. Parametry pracy sprężarek różnych typów
1.3.1. Wielkości charakteryzujące pracę sprężarki
1.3.2. Wyznaczanie wymaganego przyrostu ciśnienia w sprężarce
1.3.3. Zakres stosowania sprężarek różnych typów
1.4. Konstrukcja sprężarek przepływowych
1.4.1. Sprężarki
1.4.2. Wentylatory
1.5. Zastosowanie sprężarek
2. PODSTAWY TERMODYNAMICZNE PROCESÓW SPRĘŻANIA
2.1. Stosowane jednostki
2.2. Termiczne i kaloryczne równania stanu
2.2.1. Gaz idealny
2.2.2. Gaz rzeczywisty
2.3. Przemiany porównawcze w procesach sprężania
2.3.1. Bilans energii w sprężarce
2.3.2. Przemiana izotermiczna
2.3.3. Przemiana izentropowa
2.3.4. Przemiana politropowa
2.3.5. Określanie sprawności sprężarki
Przykłady obliczeniowe
2.4. Sprężanie wielostopniowe
2.5. Chłodzenie czynnika sprężanego
2.6. Moce i sprawności
2.6.1. Definicja mocy
2.6.2. Moc wewnętrzna sprężania
2.6.3. Moc strat mechanicznych
2.6.4. Sprawności
3. ZASADY PODOBIEŃSTWA PRZEPŁYWU GAZU PRZEZ SPRĘŻARKĘ
3.1. Warunki podobieństwa przepływu
3.2. Wskaźniki charakterystyczne sprężarek
3.2.1. Wskaźnik przepływu
3.2.2. Wskaźnik spiętrzenia
3.2.3. Wskaźniki szybkobieżności i średnicy
3.2.4. Wskaźnik mocy
3.3. Wpływ prędkości obrotowej i skali geometrycznej stopnia sprężarki na parametry pracy
3.3.1. Strumień przepływu
3.3.2. Praca, przyrost ciśnienia
3.3.3. Moc
3.4. Warunki odniesienia
3.4.1. Prędkość obrotowa odniesienia
3.4.2. Strumień wydajności odniesienia
3.4.3. Moc odniesienia
4. MODELOWANIE MATEMATYCZNE PRZEPŁYWU W SPRĘŻARKACH
4.1. Ogólny opis przepływu
4.2. Modelowanie przepływu w układzie współrzędnych prostokątnych
4.2.1. Przepływ nieustalony, ściśliwy i lepki
4.2.2. Model przepływu ustalonego, nieściśliwego i nielepkiego
4.3. Układ współrzędnych cylindrycznych
4.3.1. Równania ruchu
4.3.2. Model osiowosymetryczny
4.4. Warunek równowagi promieniowej
4.4.1. Przepływ na powierzchni prądu o tworzącej krzywoliniowej w układzie współrzędnych naturalnych
4.4.2. Przepływ cylindryczny
4.4.3. Zagadnienie projektowania
4.5. Modelowanie przepływu z uwzględnieniem wpływu tarcia przyściennego
4.5.1. Kształtowanie się przepływu w kanałach
4.5.2. Wielkości charakterystyczne warstw przyściennych
4.5.3. Blokada przepływu i odchylenie strugi
4.5.4. Model matematyczny warstwy przyściennej
4.5.5. Równania uzupełniające
5. ANALIZA PRZEPŁYWU W STOPNIU SPRĘŻARKI WIRNIKOWEJ
5.1. Przepływ jednowymiarowy
5.1.1. Uśrednione parametry strugi zastępczej
5.1.2. Trójkąty prędkości
5.1.3. Podstawowe równanie maszyn przepływowych
5.1.4. Termodynamika procesów sprężania
5.1.5. Współczynniki strat
5.1.6. Przepływy konfuzorowe i dyfuzorowe
5.1.7. Interpretacja procesu sprężania w stopniu sprężarki
5.1.8. Praca wewnętrzna sprężania
5.1.9. Udział koła wirnikowego
6. PROMIENIOWY STOPIEŃ SPRĘŻARKOWY
6.1. Koło wirnikowe
6.1.1. Przepływ w przekroju wlotowym koła wirnikowego
6.1.2. Przepływ w przekroju wylotowym koła wirnikowego
6.1.3. Podstawowe wielkości geometryczne kół wirnikowych
6.2. Dyfuzory
6.2.1. Dyfuzor bezłopatkowy
6.2.2. Dyfuzor łopatkowy
6.3. Przewał i kanał nawrotny
6.4. Kolektory
6.4.1. Równania przepływu przez kolektor
6.4.2. Kolektor wentylatora
6.4.3. Kolektor sprężarki o przekroju kołowym
6.5. Straty w stopniu sprężarki promieniowej
6.5.1. Wprowadzenie
6.5.2. Straty w kole wirnikowym
6.5.3. Straty przepływu w dyfuzorze
6.5.4. Straty przepływu w przewale i kanale nawrotnym
6.5.5. Straty brodzenia kół wirnikowych
6.5.6. Straty nieszczelności
6.5.7. Straty występujące w kolektorze
6.5.8. Sprawność. Bilans energetyczny stopnia normalnego sprężarki
6.6. Urządzenia do wyrównoważenia sił osiowych
7. OSIOWY STOPIEŃ SPRĘŻAJĄCY
7.1. Ogólny opis przepływu przez osiowy układ łopatkowy
7.2. Przepływ przez płaską palisadę profili
7.2.1. Wprowadzenie
7.2.2. Geometria profilu i palisady
7.2.3. Podstawowe równanie ułopatkowania sprężarek osiowych
7.2.4. Współczynnik obciążenia wieńca łopatkowego
7.2.5. Zjawiska przepływowe w przepływie rzeczywistym
7.2.6. Współczynnik siły oporu i siły nośnej
7.2.7. Sprawność palisady
7.3. Wyniki badań doświadczalnych
7.3.1. Charakterystyka palisady
7.3.2. Obciążenie aerodynamiczne palisad łopatkowych
7.4. Projektowanie palisad łopatkowych
7.4.1. Metoda Howella
7.4.2. Metoda Weiniga
7.5. Wpływ liczby Macha
7.6. Wpływ liczby Reynoldsa
7.7. Wybór kinematyki przepływu w projektowaniu wieńców łopatkowych
7.7.1. Zasada stałego wiru
7.7.2. Inne kinematyki przepływu
7.8. Podstawowe wielkości geometryczne stopnia sprężarki osiowej
7.8.1. Stosunek średnic
7.8.2. Wysokość łopatki
7.8.3. Szczelina nadłopatkowa
7.8.4. Szczeliny między wieńcowe
7.9. Straty i sprawność przepływu w stopniu osiowym
7.9.1. Sprawność izentropowa stopnia
7.9.2. Strata przepływu w strudze elementarnej
7.9.3. Średnia strata stopnia
7.10. Współczynnik zmniejszenia mocy
7.11. Oderwanie bezwładnościowe
7.12. Zasady projektowania stopnia osiowego
7.12.1. Optymalne wskaźniki bezwymiarowe
7.12.2. Projektowanie układów łopatkowych
7.12.3. Zasady wstępnych obliczeń przepływowych wentylatorów osiowych
7.13. Projektowanie osiowych stopni sprężarkowych z merydionalnym przyspieszeniem strumienia
7.13.1. Uwagi wstępne
7.13.2. Wnioski z badań modelowych dla potrzeb projektowania
7.13.3. Projektowanie wieńców sprężających z merydionalnym przyspieszeniem strumienia z piastą stożkową
8. PODSTAWY PROJEKTOWANIA SPRĘŻAREK WIELOSTOPNIOWYCH
8.1. Konieczność budowy sprężarek wielostopniowych
8.2. Obliczenia wstępne
8.3. Wielostopniowe sprężarki promieniowe
8.3.1. Ograniczenia w konstrukcji sprężarek promieniowych
8.3.2. Wyznaczanie podstawowych wielkości sprężarek
8.3.3. Podstawowe zasady obliczeń sprężarek z chłodnicami międzystopniowymi
8.3.4. Przykład wstępnych obliczeń wielostopniowej, chłodzonej sprężarki promieniowej z chłodnicami zewnętrznymi
8.4. Wielostopniowe sprężarki osiowe
8.4.1. Ograniczenia w konstrukcji sprężarek osiowych
8.4.2. Podstawowe wielkości sprężarek osiowych
9. WSPÓŁPRACA SPRĘŻAREK Z ODBIORNIKIEM
9.1. Charakterystyki pracy sprężarek
9.1.1. Wprowadzenie
9.1.2. Charakterystyka sprężu
9.1.3. Charakterystyka mocy
9.2. Współpraca sprężarki z siecią sprężonego gazu
9.2.1. Charakterystyka sieci sprężonego gazu
9.2.2. Współpraca z siecią w statecznym i niestatecznym obszarze charakterystyki sprężarki
9.3. Współpraca kilku sprężarek z siecią
9.3.1. Równoległa współpraca sprężarek
9.3.2. Szeregowa współpraca sprężarek
9.4. Regulacja i regulacyjność różnych typów sprężarek
9.4.1. Rodzaje i sposoby regulacji sprężarek
9.4.2. Regulacja przez zmianę prędkości obrotowej
9.4.3. Regulacja przez zmianę kąta ustawienia łopatek koła wirnikowego
9.4.4. Regulacja przez zmianę kąta ustawienia łopatek kierownicy wstępnej
9.4.5. Regulacja sprężarek promieniowych przez zmianę kąta ustawienia łopatek dyfuzorowych
9.4.6. Regulacja przez dławienie gazu w rurociągu ssącym
9.4.7. Regulacja przez dławienie gazu w rurociągu tłocznym
9.4.8. Porównanie charakterystyk regulacyjnych sprężarek promieniowych, regulowanych różnymi sposobami
9.4.9. Zabezpieczenia przeciwpompażowe
9.4.10. Zabezpieczenia i sygnalizacja przeciwawaryjna sprężarek
10. PROCESY MODERNIZACYJNE UKŁADU PRZEPŁYWOWEGO SPRĘŻAREK
10.1. Rodzaje modernizacji
10.2. Modernizacja geometrii sprężarek promieniowych w celu zwiększenia strumienia masy
10.2.1. Wymiana układu przepływowego10.2.2. Zwiększenie prędkości obrotowej
10.2.3. Zastosowanie sprężarki wspomagającej na wlocie do sprężarki głównej
10.3. Modernizacja sprężarki w celu poprawienia sprawności pracy
10.3.1. Doskonalenie własności aerodynamicznych układu przepływowego
10.3.2. Poprawienie gładkości powierzchni kanału przepływowego
10.3.3. Zastosowanie odpornych na ścieranie ślizgowych uszczelnień labiryntowych
10.4. Modernizacja sprężarki w celu rozszerzenia zakresu roboczego charakterystyki pracy
10.4.1. Przewężenie dyfuzora
10.4.2. Zastosowanie dyfuzorów łopatkowych
10.5. Korzyści wynikające z modernizacji
10.6. Podsumowanie
11. PRÓBY I BADANIA SPRĘŻAREK
11.1. Rodzaje prób i badań
11.2. Próby odbiorowe i gwarancyjne
11.2.1. Zakres prób gwarancyjnych
11.2.2. Zakres badań odbiorowych sprężarek
11.2.3. Mechaniczne próby ruchowe
11.3. Badania charakterystyk pracy sprężarek
11.3.1. Uwagi ogólne
11.3.2. Krzywe charakterystyki sprężarki
11.3.3. Wielkości gwarantowane
11.3.4. Klasy dokładności wyznaczania charakterystyk aerodynamicznych sprężarek
11.3.5. Oprzyrządowanie sprężarki i procedura badawcza
11.3.6. Niepewność pomiaru
11.3.7. Zasady przeprowadzania badań charakterystyk pracy sprężarek
11.3.8. Przeliczanie wyników badań na warunki gwarantowane lub uzgodnione
11.3.9. Przeliczanie wyników badań w zależności od typu sprężarek i rodzaju napędu
11.3.10. Dopuszczalne odstępstwa od zasad wynikających z teorii podobieństwa
BIBLIOGRAFIA
