Schleuderkompressoren, manchmal genannte radiale Kompressoren, sind eine Unterklasse des dynamischen axisymmetric Arbeitsaufsaugens turbomachinery.

Die idealisierte dynamische Druckturbomaschine erreicht einen Druck-Anstieg durch das Hinzufügen kinetischer Energie/Geschwindigkeit zu einem dauernden Fluss von Flüssigkeit durch den Rotor oder das Flügelrad. Diese kinetische Energie wird dann zu einer Zunahme in der potenziellen Energie / dem statischen Druck durch das Verlangsamen des Flusses ein diffuser umgewandelt.

Stellen Sie sich einen einfachen Fall vor, wo Fluss eine gerade Pfeife durchführt, um in Schleuderkompressor einzugehen. Der einfache Fluss ist gerade, gleichförmig und hat keinen Strudel. Als der Fluss fortsetzt, in und durch das Schleuderflügelrad zu gehen, zwingt das Flügelrad den Fluss, schneller und schneller zu spinnen. Gemäß einer Form der flüssigen Dynamik-Gleichung von Euler, die als "Pumpe- und Turbinengleichung bekannt ist," ist der Energieeingang zur Flüssigkeit zur lokalen spinnenden mit dem lokalen Flügelrad multiplizierten Geschwindigkeit des Flusses tangentiale Geschwindigkeit proportional. In vielen Fällen ist der Fluss, Schleuderflügelrad verlassend, nahe oder über 1000 ft./s oder etwa 300 m/s. Es ist an diesem Punkt im einfachen Fall gemäß dem Grundsatz von Bernoulli, wo der Fluss in den stationären diffuser zum Zweck geht, diese Geschwindigkeitsenergie in die Druck-Energie umzuwandeln.

Historische Beiträge, die Pioniere

Über diese vorigen 100 Jahre, angewandte Wissenschaftler wie Stodola (1903, 1927-1945), Pfleiderer (1952), Hawthorne (1964), Shepard (1956), Lakshminarayana (1996), und Japikse (viele Texte einschließlich, 1997), haben versucht, junge Ingenieure in den Grundlagen von turbomachinery zu erziehen. Dieses Verstehen gilt für alle dynamisch, dauernder Fluss, axisymmetric Pumpen, Fächer, Lüfter und Kompressoren im axialen, Mischfluss und radiale/zentrifugale Konfigurationen.

Diese Beziehung ist, warum Fortschritte in Turbinen und axialen Kompressoren häufig ihren Weg in anderen turbomachinery einschließlich Schleuderkompressoren finden. Abbildungen 1.1 und 1.2 illustrieren das Gebiet von turbomachinery mit Etiketten, Schleuderkompressoren zeigend. Verbesserungen in Schleuderkompressoren sind durch große Entdeckungen nicht erreicht worden. Eher sind Verbesserungen durch das Verstehen und die Verwendung zusätzlicher Stücke von von vielen Personen entdeckten Kenntnissen erreicht worden.

Abbildung 1.1 vertritt das Luftthermogebiet von turbomachinery. Die horizontale Achse vertritt die vom ersten Gesetz der Thermodynamik ableitbare Energiegleichung. Die vertikale Achse, die durch die Machzahl charakterisiert werden kann, vertritt die Reihe der flüssigen Verdichtbarkeit (oder Elastizität). Die Zet-Achse, die durch die Zahl von Reynolds charakterisiert werden kann, vertritt die Reihe der flüssigen Viskosität (oder Klebrigkeit). Mathematiker und Physiker, die die Fundamente dieses Luftthermogebiets eingesetzt haben, schließen ein: Herr Isaac Newton, Daniel Bernoulli, Leonard Euler, Claude-Louis Navier, Herr George Gabriel Stokes, Ernst Mach, Nikolay Yegorovich Zhukovsky, Martin Wilhelm Kutta, Ludwig Prandtl, Theodore von Karman, Paul Richard Heinrich Blasius und Henri Coandă.

Abbildung 1.2 vertritt das physische oder mechanische Gebiet von turbomachinery. Wieder vertritt die horizontale Achse die Energiegleichung mit Turbinen, die Macht nach links und Kompressoren fesselnde Macht nach rechts erzeugen. Innerhalb des physischen Gebiets differenziert die vertikale Achse zwischen hohen Geschwindigkeiten und niedrigen Geschwindigkeiten abhängig von turbomachinery Anwendung. Die Zet-Achse differenziert zwischen der Geometrie des axialen Flusses und Geometrie des radialen Flusses innerhalb des physischen Gebiets von turbomachinery. Es wird angedeutet, dass Mischfluss turbomachinery zwischen axialem und radialem liegt. Schlüsselmitwirkende von technischen Ergebnissen, die die praktische Anwendung von turbomachinery vorwärts gestoßen haben, schließen ein: Denis Papin, Kernelien Le Demour, Daniel Gabriel Fahrenheit, John Smeaton, Dr A. C. E. Rateau, John Barber, Alexander Sablukov, Herr Charles Algernon Parsons, Ægidius Elling, Sanford Alexander Moss, Träger von Willis, Adolf Busemann, Hermann Schlichting und Frank Whittle.

Teilweise Zeitachse

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Ähnlichkeiten von Turbomachinery

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Schleuderkompressoren sind axialen Kompressoren darin ähnlich sie rotieren Tragfläche hat Kompressoren, wie gezeigt, in der Abbildung 2.1 gestützt. Es sollte nicht überraschend sein, dass der erste Teil des Schleuderflügelrades sehr ähnlich einem axialen Kompressor aussieht. Dieser erste Teil des Schleuderflügelrades wird auch ein inducer genannt. Schleuderkompressoren unterscheiden sich von axials, weil sie eine größere Änderung im Radius von der kleinen Bucht bis Ausgang des Rotors/Flügelrades verwenden.

Schleuderkompressoren sind auch Schleuderbläsern des Stils ähnlich, der in der Abbildung 2.2 als sie beide Zunahme-Druck mit dem Vorteil des zunehmenden Radius gezeigt ist. Im Gegensatz zu Schleuderbläsern funktionieren Kompressoren mit höheren Geschwindigkeiten, um größere Druck-Anstiege zu erzeugen. In vielen Fällen haben die Technikmethoden gepflegt zu entwickeln ein Schleuderbläser sind dasselbe als diejenigen, um einen Schleuderkompressor zu entwerfen. Infolgedessen können sie in Zeiten, sehr ähnlich auszusehen. Diese Beziehung ist im Vergleich mit einem Anhänger des Eichhörnchen-Käfigs, wie gezeigt, in der Abbildung 2.3 weniger wahr. Zum Zwecke der Generalisation und Definition kann es gesagt werden, dass Schleuderkompressoren häufig Dichte-Zunahmen haben, die größer sind als 5 Prozent. Außerdem erfahren sie häufig flüssige Verhältnisgeschwindigkeiten über der Machzahl 0.3, wenn die Arbeitsflüssigkeit Luft oder Stickstoff ist. Im Gegensatz, wie man häufig betrachtet, haben Anhänger oder Bläser Dichte-Zunahmen von weniger als 5 Prozent und flüssigen Maximalverhältnisgeschwindigkeiten unter dem Mach 0.3.

Schleuderkompressoren sind auch Schleuderpumpen des in der Abbildung 2.4 gezeigten Stils ähnlich. Der Schlüsselunterschied zwischen solchen Kompressoren und Pumpen ist, dass der Kompressor Arbeitsflüssigkeit ist ein Benzin (komprimierbar) und die Pumpe Arbeitsflüssigkeit, Flüssigkeit (incompressible) ist. Wieder haben die Technikmethoden gepflegt zu entwickeln eine Schleuderpumpe sind dasselbe als diejenigen, um einen Schleuderkompressor zu entwerfen. Und doch gibt es einen wichtigen Unterschied: Das Bedürfnis, sich mit cavitation in Pumpen zu befassen.

Schleuderkompressoren sehen auch sehr ähnlich ihrem turbomachinery Kollegen die Turbine des radialen Zustroms, wie gezeigt, in der Abbildung 2.5 aus. Während ein Kompressor Energie in einen Fluss überträgt, um seinen Druck zu erheben, funktioniert eine Turbine rückwärts, durch das Extrahieren der Energie aus einem Fluss, so das Reduzieren seines Drucks. Mit anderen Worten wird Macht zu Kompressoren und Produktion von Turbinen eingegeben.

Bestandteile eines einfachen Schleuderkompressors

Ein einfacher Schleuderkompressor hat vier Bestandteile: kleine Bucht, Flügelrad/Rotor, diffuser, und Sammler. Abbildung 3.1 zeigt jeden der Bestandteile des Wegs des Arbeitsablaufs, mit dem Fluss (Arbeitsbenzin) das Eingehen ins Schleuderflügelrad axial vom Recht bis linken. Infolge des Flügelrades, das im Uhrzeigersinn rotiert, wenn er, stromabwärts in den Kompressor blicken wird, wird der Fluss den Entladungskegel der Spirale durchführen, der vom Zuschauer der Zahl abrückt.

Kleine Bucht

Die kleine Bucht zu einem Schleuderkompressor ist normalerweise eine einfache Pfeife. Es kann Eigenschaften wie eine Klappe einschließen, stationäre Schaufeln/Tragflächen (hat gepflegt zu helfen, den Fluss herumzuwirbeln), und sowohl Druck als auch Temperaturinstrumentierung. Alle diese zusätzlichen Geräte haben wichtigen Nutzen in der Kontrolle des Schleuderkompressors.

Schleuderflügelrad

Der Schlüsselbestandteil, der einen Kompressor zentrifugal macht, ist das Schleuderflügelrad, Abbildung 01. Es ist der rotierende Satz des Flügelrades von Schaufeln (oder Klingen), der allmählich die Energie des Arbeitsbenzins erhebt. Das ist zu einem axialen Kompressor identisch, ausgenommen dass das Benzin höhere Geschwindigkeiten und Energieniveaus durch den zunehmenden Radius des Flügelrades erreichen kann. In vielen moderne hohe Leistungsfähigkeit Schleuderkompressoren reist das Benzin, das über das Flügelrad herrscht, in der Nähe von der Geschwindigkeit des Tons.

Flügelräder werden in vielen Konfigurationen einschließlich "des offenen" entworfen (sichtbare Klingen), "hat bedeckt oder hat", "mit splitters" (jeder andere inducer entfernt) und "w/o splitters" (alle vollen Klingen) verschleiert. Beide Abbildungen 0.1 und 3.1 zeigen offene Flügelräder mit splitters. Modernste hohe Leistungsfähigkeitsflügelräder verwenden "backsweep" in der Klinge-Gestalt.

Die Pumpe- und Turbinengleichung von Euler spielt eine wichtige Rolle im Verstehen der Flügelrad-Leistung.

Diffuser

Der folgende Schlüsselbestandteil zum einfachen Schleuderkompressor ist der diffuser. Stromabwärts des Flügelrades im Weg des Arbeitsablaufs ist es die Verantwortung des diffuser, die kinetische Energie (hohe Geschwindigkeit) des Benzins in den Druck durch das allmähliche Verlangsamen (das Verbreiten) der Gasgeschwindigkeit umzuwandeln. Diffusers kann vaneless, vaned oder eine Wechselkombination sein. Hohe Leistungsfähigkeit vaned diffusers wird auch über eine breite Reihe der Solidität von weniger als 1 bis mehr als 4 entworfen. Hybride Versionen von vaned diffusers schließen ein: Keil, Kanal und Pfeife diffusers. Es gibt Turbolader-Anwendungen dass Vorteil, indem es keinen diffuser vereinigt wird.

Das flüssige dynamische Rektor von Bernoulli spielt eine wichtige Rolle im Verstehen diffuser Leistung.

Sammler

Der Sammler eines Schleuderkompressors kann viele Gestalten und Formen nehmen. Wenn die Diffuser-Entladungen in einen großen leeren Raum, der Sammler ein Plenum genannt werden kann. Wenn sich der diffuser in ein Gerät entlädt, das etwas einer Schneckenschale, dem Horn des Stiers oder einem Waldhorn ähnlich ist, wird der Sammler wahrscheinlich eine Spirale oder Schriftrolle genannt. Da der Name einbezieht, ist ein Zweck eines Sammlers, den Fluss vom Diffuser-Entladungsringrohr zu sammeln und diesen Fluss an eine abwärts gelegene Pfeife zu liefern. Entweder der Sammler oder die Pfeife können auch Klappen und Instrumentierung enthalten, um den Kompressor zu kontrollieren. Zum Beispiel, ein Turbolader-Schlag - von der Klappe.

Anwendungen

Unten, ist eine teilweise Liste von Schleuderkompressor-Anwendungen jeder mit einer kurzen Beschreibung von einigen der allgemeinen durch jene Kompressoren besessenen Eigenschaften. Um diese Liste anzufangen, werden zwei der wohl bekanntesten Schleuderkompressor-Anwendungen verzeichnet; Gasturbinen und Turbolader.

• In Gasturbinen und Hilfsmacht-Einheiten. Bezüglich Abbildungen 4.1-4.2

:In ihre einfache Form, moderne Gasturbinen funktionieren auf dem Zyklus von Brayton. (bezüglich der Abbildung 5.1), Entweder oder sowohl axiale als auch zentrifugale Kompressoren werden verwendet, um Kompression zur Verfügung zu stellen. Die Typen von Gasturbinen, die meistenteils Schleuderkompressoren einschließen, schließen turboshaft, Turbo-Prop-Triebwerk, Hilfsmacht-Einheiten und Mikroturbinen ein. Die Industriestandarde, die auf alle in Flugzeugsanwendungen verwendeten Schleuderkompressoren angewandt sind, werden durch den FAA und das Militär festgelegt, um sowohl Sicherheit als auch Beständigkeit unter strengen Bedingungen zu maximieren.

• In Automobil-Motor- und Dieselmotorturboladern und Überverdichtern. Bezüglich der Abbildung 1.1

In Verbindung mit der Erwiderung innerer Verbrennungsmotoren verwendete:Centrifugal-Kompressoren sind als Turbolader, wenn gesteuert, durch das Abgas und Turbolader des Motors, wenn mechanisch gesteuert, durch den Motor bekannt. Standarde, die durch die Industrie für Turbolader festgelegt sind, können durch SAE gegründet worden sein. Ideale Gaseigenschaften arbeiten häufig gut für das Design, den Test und die Analyse des Turboladers Schleuderkompressor-Leistung.

• In Rohrleitungskompressoren von Erdgas, um das Benzin von der Produktionsseite bis den Verbraucher zu bewegen.

:Centrifugal-Kompressoren für solchen Gebrauch können ein - oder Mehrstufen- und gesteuert durch große Gasturbinen sein. Standarde, die durch die Industrie (ANSI/API, ASME) festgelegt sind, laufen auf große dicke Umkleidungen hinaus, um Sicherheit zu maximieren. Die Flügelräder sind häufig wenn nicht immer des bedeckten Stils, der sie viel Pumpe-Flügelrädern ähnlich sein lässt. Dieser Typ des Kompressors wird auch häufig ein mit der API artiger genannt. Die Macht musste fahren diese Kompressoren ist meistenteils in den Tausenden der Pferdestärke (HP). Der Gebrauch von echten Gaseigenschaften ist erforderlich, um die Leistung der Erdgas-Rohrleitung Schleuderkompressoren richtig zu entwerfen, zu prüfen und zu analysieren.

• In Ölraffinerien, Erdgas-Verarbeitung, petrochemischen und chemischen Werken.

:Centrifugal-Kompressoren für solchen Gebrauch sind häufig eine Welle, die Mehrstufen- und durch den großen Dampf oder die Gasturbinen gesteuert ist. Ihre Umkleidungen werden häufig horizontal Spalt oder Barrel genannt. Standarde, die durch die Industrie (ANSI/API, ASME) für diese Kompressoren festgelegt sind, laufen auf große dicke Umkleidungen hinaus, um Sicherheit zu maximieren. Die Flügelräder sind häufig wenn nicht immer des bedeckten Stils, der sie viel Pumpe-Flügelrädern ähnlich sein lässt. Dieser Typ des Kompressors wird auch häufig mit der API artig genannt. Die Macht musste fahren diese Kompressoren ist meistenteils in den Tausenden des HP. Der Gebrauch von echten Gaseigenschaften ist erforderlich, um ihre Leistung richtig zu entwerfen, zu prüfen und zu analysieren.

• Die Klimaanlage und Kühlung und HVAC: Schleuderkompressoren liefern ganz häufig die Kompression in Wasserkälteanlage-Zyklen.

:Because des großen Angebotes an Dampf-Kompressionszyklen (thermodynamischer Kreisprozess, Thermodynamik) und des großen Angebotes an Arbeitsbenzin (Kühlmittel), werden Schleuderkompressoren in einer breiten Reihe von Größen und Konfigurationen verwendet. Der Gebrauch von echten Gaseigenschaften ist erforderlich, um die Leistung dieser Maschinen richtig zu entwerfen, zu prüfen und zu analysieren. Standarde, die durch die Industrie für diese Kompressoren festgelegt sind, schließen ASHRAE, ASME & API ein.

• In der Industrie und verfertigend, um Druckluft für alle Typen von Pressluftwerkzeugen zu liefern.

:Centrifugal-Kompressoren für solchen Gebrauch sind häufig Mehrstufen- und durch elektrische Motoren gesteuert. Das Zwischenabkühlen ist häufig zwischen Stufen erforderlich, um Lufttemperatur zu kontrollieren. Bemerken Sie, dass die Straßenreparatur-Mannschaft und die lokale Kraftfahrzeugreparatur-Werkstatt finden, dass sich Schraube-Kompressoren besser an ihre Bedürfnisse anpassen. Standarde, die durch die Industrie für diese Kompressoren festgelegt sind, schließen ASME und Regierungsregulierungen ein, die Sicherheit betonen. Ideale Gasbeziehungen werden häufig verwendet, um die Leistung dieser Maschinen richtig zu entwerfen, zu prüfen und zu analysieren. Die Gleichung des Transportunternehmens wird häufig verwendet, um sich mit Feuchtigkeit zu befassen.

• In Lufttrennungswerken, um gereinigtes Endproduktbenzin zu verfertigen.

:Centrifugal-Kompressoren für solchen Gebrauch sind häufig das Mehrstufenverwenden, das kühl zwischenwird, um Lufttemperatur zu kontrollieren. Standarde, die durch die Industrie für diese Kompressoren festgelegt sind, schließen ASME und Regierungsregulierungen ein, die Sicherheit betonen. Ideale Gasbeziehungen werden häufig verwendet, um die Leistung dieser Maschinen richtig zu entwerfen, zu prüfen und zu analysieren, wenn das Arbeitsbenzin Luft oder Stickstoff ist. Anderes Benzin verlangt echte Gaseigenschaften.

• In der Ölfeldwiedereinspritzung von Erdgas des Hochdrucks, um Ölwiederherstellung zu verbessern.

:Centrifugal-Kompressoren für solchen Gebrauch sind häufig eine Welle, die Mehrstufen- und durch Gasturbinen gesteuert ist. Mit dem Entladungsdruck, der sich 700 Bar nähert, ist Umkleidung des Barrelstils. Standarde, die durch die Industrie (API, ASME) für diese Kompressoren festgelegt sind, laufen auf große dicke Umkleidungen hinaus, um Sicherheit zu maximieren. Die Flügelräder sind häufig wenn nicht immer des bedeckten Stils, der sie viel Pumpe-Flügelrädern ähnlich sein lässt. Dieser Typ des Kompressors wird auch häufig mit der API artig genannt. Der Gebrauch von echten Gaseigenschaften ist erforderlich, um ihre Leistung richtig zu entwerfen, zu prüfen und zu analysieren.

Leistung

Während

sie einen Zyklus von Brayton einer Gasturbine illustriert, schließt Abbildung 5.1 Beispiel-Anschläge des mit dem Druck spezifischen Volumens und Temperaturwärmegewichtes ein. Diese Typen von Anschlägen sind für das Verstehen der Schleuderkompressor-Leistung an einem Betriebspunkt grundsätzlich. Das Studieren dieser zwei Anschläge weiter wir sehen, dass sich der Druck zwischen der kleinen Kompressor-Bucht (Station 1) und dem Kompressor-Ausgang (Station 2) erhebt. Zur gleichen Zeit ist es leicht zu sehen, dass das spezifische Volumen abnimmt oder ähnlich die Dichte-Zunahmen. Das Studieren des Temperaturwärmegewichtes verschwört sich wir sehen die Temperaturzunahme mit dem zunehmenden Wärmegewicht (Verlust). Wenn wir trockene Luft und ideale Gasgleichung des Staates und eines isentropischen Prozesses annehmen, haben wir genug Information, um das Druck-Verhältnis und die Leistungsfähigkeit für diesen Punkt zu definieren. Leider verpassen wir mehrere andere Schlüsselinformation, wenn wir den Schleuderkompressor auf eine andere Anwendung anwenden möchten.

Abbildung 5.2, eine Schleuderkompressor-Leistungskarte (entweder prüfen oder geschätzt), Show-Fluss, Druck-Verhältnis für jede von 4 Geschwindigkeitslinien (ganz von 23 Datenpunkten). Auch eingeschlossen sind unveränderliche Leistungsfähigkeitskonturen. In dieser Form präsentierte Schleuderkompressor-Leistung gibt genug Auskunft, um die Hardware zu vergleichen, die durch die Karte zu einem einfachen Satz von Endbenutzer-Voraussetzungen vertreten ist.

Im Vergleich zum Schätzen der Leistung, die wirksam (so nützlich im Design) sehr gekostet wird, ist Prüfung, während kostspielig, noch die genauste Methode. Weiter ist die Prüfung der Schleuderkompressor-Leistung sehr kompliziert. Berufsgesellschaften wie ASME (d. h. PTC-10, Flüssiges Meter-Handbuch, PTC-19.x), ASHRAE (ASHRAE Handbuch) und API (ANSI/API 617-2002, 672-2007) haben Standards für ausführliche experimentelle Methoden und Analyse von Testergebnissen gegründet. Trotz dieser Kompliziertheit können einige grundlegende Konzepte in der Leistung durch das Überprüfen einer Beispiel-Testleistungskarte präsentiert werden.

Leistungskarten

Druck-Verhältnis und Fluss sind die Hauptrahmen musste die Leistungskarte der Abbildung 5.2 zu einer einfachen Kompressor-Anwendung vergleichen. In diesem Fall kann es angenommen werden, dass die Einlasstemperatur Meeresspiegel-Standard ist. Das Bilden dieser Annahme in einem echten Fall würde ein bedeutender Fehler sein. Eine ausführliche Inspektion von Shows der Abbildung 5.2:

• Fluss — kg/s (Reihe: 0.04 - 0.34 kg/s)
• Druck — Druck-Verhältnis (t-t) (erstrecken sich 1.0 - 2.6 PR_t-t)

::: "t-t" bezieht die Entladung ein Gesamtdruck wird durch die kleine Bucht Gesamtdruck (Pt_discharge/Pt_inlet) geteilt.

Wie Standardpraxis ist, ließ Abbildung 5.2 eine horizontale Achse mit einem Fluss-Parameter etikettieren. Während Fluss-Maße eine Einheit des großen Angebotes Spezifizierungen verwenden, passen alle eine von 2 Kategorien:

• Massenfluss pro Einheitszeit
• Volumen-Fluss pro Einheitszeit

:: Massenflüsse, wie kg/s, sind am leichtesten, in der Praxis zu verwenden, weil es wenig Zimmer für die Verwirrung gibt. Restliche Fragen würden kleine Bucht oder Ausgang einschließen (der Leckage vom Kompressor oder Feuchtigkeitskondensation einschließen könnte). Für atmosphärische Luft kann der Massenfluss nass oder trocken sein (einschließlich oder Feuchtigkeit ausschließend). Häufig wird die Massenfluss-Spezifizierung auf einer gleichwertigen Machzahl-Basis präsentiert. Es ist in diesen Fällen normal, dass die gleichwertige Temperatur, der gleichwertige Druck und das Benzin ausführlich angegeben oder an einer Standardbedingung einbezogen werden.

:: Im Gegensatz verlangen alle Volumen-Fluss-Spezifizierungen die zusätzliche Spezifizierung der Dichte. Das flüssige dynamische Rektor von Bernoulli ist von großer Wichtigkeit im Verstehen dieses Problems. Verwirrung entsteht entweder durch Ungenauigkeiten oder durch Missbrauch des Drucks, Temperatur- und Gaskonstanten.

Auch wie Standardpraxis ist, ließ Abbildung 5.2 eine vertikale Achse mit einem Druck-Parameter etikettieren. Die Vielfalt von Druck-Maß-Einheiten ist auch riesengroß. In diesem Fall passen sie alle eine von drei Kategorien:

• Die Delta-Zunahme oder der Anstieg von der kleinen Bucht um (Manometer-Stil) abzugehen
• Der gemessene Entladungsdruck (Kraft)
• Das Kraft-Verhältnis (Verhältnis, Ausgang/kleine Bucht)
• Unveränderliche Geschwindigkeitslinien

:: Zwei der grösste Teil der üblichen Methodik, die verwendet ist, um Schleuderkompressoren zu prüfen, soll entlang Linien der unveränderlichen Welle-Geschwindigkeit oder entlang Linien der unveränderlichen Kehle prüfen. Wenn die Welle-Geschwindigkeit festgehalten wird, werden Testpunkte entlang einer unveränderlichen Geschwindigkeitslinie durch das Ändern von Kehle-Positionen genommen. Im Gegensatz, wenn eine Kehle-Klappe festgehalten wird, werden Testpunkte durch das Ändern der Geschwindigkeit (allgemeine Gasturbinenpraxis) gegründet. Die in der Abbildung 5.2 gezeigte Karte illustriert den grössten Teil der üblichen Methodik; Linien der unveränderlichen Geschwindigkeit. In diesem Fall sehen wir Datenpunkte, die über Geraden mit Geschwindigkeiten von 50 %, 71 %, 87 %, und 100-%-RPM verbunden sind. Die ersten drei Geschwindigkeitslinien haben 6 Punkte jeder während die höchste Geschwindigkeitslinie als fünf.

• Unveränderliche Leistungsfähigkeitsinseln

:: Die folgende zu besprechende Eigenschaft ist die Kurven in der ovalen Form, die Inseln der unveränderlichen Leistungsfähigkeit vertreten. In dieser Zahl sehen wir 11 Konturen im Intervall von 56-%-Leistungsfähigkeit (dezimale 0.56) zu 76-%-Leistungsfähigkeit (dezimale 0.76). Allgemeine Standardpraxis soll diese Wirksamkeit als isentropic aber nicht Polywendekreis interpretieren. Die Einschließung von Leistungsfähigkeitsinseln erzeugt effektiv eine 3-dimensionale Topologie zu dieser 2-dimensionalen Karte. Mit der angegebenen Einlassdichte stellt es eine weitere Fähigkeit zur Verfügung, aerodynamische Macht zu berechnen. Linien der unveränderlichen Macht konnten gerade als leicht eingesetzt werden.

• Designpunkt (E) oder Garantie-Punkt (s)

:: Bezüglich der Gasturbinenoperation und Leistung kann es eine Reihe von versicherten für den Schleuderkompressor der Gasturbine gegründeten Punkten geben. Diese Voraussetzungen sind von sekundärer Wichtigkeit zur gesamten Gasturbinenleistung als Ganzes. Aus diesem Grund ist es nur notwendig, das im idealen Fall zusammenzufassen, der niedrigste spezifische Kraftstoffverbrauch würde vorkommen, wenn die Schleuderkompressoren kulminieren, fällt Leistungsfähigkeitskurve mit der erforderlichen Operationslinie der Gasturbine zusammen.

:: Im Gegensatz zu Gasturbinen müssen die meisten anderen Anwendungen (einschließlich des industriellen) einen weniger strengen Satz von Leistungsvoraussetzungen entsprechen. Historisch waren auf Industrieanwendungen angewandte Schleuderkompressoren erforderlich, um Leistung an einem spezifischen Fluss und Druck zu erreichen. Moderne Industriekompressoren sind häufig erforderlich, um spezifische Leistungsziele über eine Reihe von Flüssen und Druck zu erreichen; so einen bedeutenden Schritt zur in Gasturbinenanwendungen gesehenen Kultiviertheit machend.

:: Wenn der durch die Abbildung 5.2 vertretene Kompressor in einer einfachen Anwendung verwendet wird, würde jeder Punkt (Druck und Fluss) innerhalb der 76-%-Leistungsfähigkeit sehr annehmbare Leistung zur Verfügung stellen. Ein "Endbenutzer" würde mit den Leistungsvoraussetzungen von 2.0 Druck-Verhältnis an 0.21 kg/s sehr glücklich sein.

Woge

• Woge - ist der Punkt, an dem der Kompressor genug Energie nicht hinzufügen kann, den Systemwiderstand oder backpressure zu überwinden.

:: Das verursacht eine schnelle Fluss-Umkehrung (d. h. Woge). Infolgedessen können hohes Vibrieren, Temperaturzunahmen und schnelle Änderungen im axialen Stoß vorkommen. Diese Ereignisse können die Rotor-Siegel, die Rotor-Lager, den Kompressor-Fahrer und die Zyklus-Operation beschädigen. Die meisten turbomachines werden entworfen, um dem gelegentlichen Drängen leicht zu widerstehen. Jedoch, wenn die Maschine gezwungen wird, wiederholt seit einem langen Zeitraum der Zeit zu drängen, oder wenn es schlecht entworfen wird, können wiederholte Wogen auf einen katastrophalen Misserfolg hinauslaufen. Vom besonderen Interesse, ist, dass, während turbomachines sehr haltbar sein kann, die Zyklen/Prozesse, innerhalb deren sie verwendet werden, viel weniger robust sein können.

• Woge-Linie

:: Die in der Abbildung 5.2 gezeigte Woge-Linie ist die Kurve, die die niedrigsten Fluss-Punkte von jeder der vier Geschwindigkeitslinien durchführt. Als eine Testkarte würden diese Punkte die niedrigsten Fluss-Punkte sein, die möglich sind, ein stabiles Lesen innerhalb der Testmöglichkeit/Bohrturms zu registrieren. In vielen Industrieanwendungen kann es notwendig sein, die Marktbude-Linie wegen des Systems backpresuure zu vergrößern. Zum Beispiel, an 100-%-RPM, der Fluss einstellt, könnte von etwa 0.170 kg/s bis 0.215 kg/s wegen des positiven Hangs der Druck-Verhältnis-Kurve zunehmen.

:: Wie festgesetzt, früher besteht der Grund dafür darin, dass die Hochleistungslinie in der Abbildung 5.2 einen stecken bleibenden charakteristischen oder positiven Hang innerhalb dieser Reihe von Flüssen ausstellt. Wenn gelegt, in ein verschiedenes System könnten jene niedrigeren Flüsse nicht wegen der Wechselwirkung mit diesem System erreichbar sein. Wie man beweist, sind Systemwiderstand oder nachteiliger Druck mathematisch der kritische Mitwirkende zur Kompressor-Woge.

Maximale Flusslinie gegen Choke

Choke - kommt unter einer von 2 Bedingungen vor. Normalerweise für die hohe Geschwindigkeitsausrüstung, weil Fluss die Geschwindigkeit des Flusses vergrößert, kann sich Schallgeschwindigkeit irgendwo innerhalb der Kompressor-Bühne nähern. Diese Position kann an der kleinen Flügelrad-Bucht "Hals" oder am vaned diffuser kleine Bucht "Hals" vorkommen. Im Gegensatz, für die niedrigere Geschwindigkeitsausrüstung, als Fluss-Zunahme nehmen Verluste solch zu, dass das Druck-Verhältnis schließlich 1:1 fällt. In diesem Fall ist das Ereignis des Chokes unwahrscheinlich.

• Choke

:: Die Geschwindigkeitslinien der Gasturbine Schleuderkompressoren stellen normalerweise Choke aus. Das ist eine Situation, wo das Druck-Verhältnis einer Geschwindigkeitslinie schnell (vertikal) mit wenig oder keiner Änderung im Fluss fällt. In den meisten Fällen besteht der Grund dafür darin, dass in der Nähe vom Mach 1 Geschwindigkeiten irgendwo innerhalb des Flügelrades und/oder diffuser das Erzeugen einer Eskalation in Verlusten erreicht worden sind. Höherer Druck-Verhältnis-Turbolader Schleuderkompressoren stellt dieses dasselbe Phänomen aus. Echte Choke-Phänomene sind eine Funktion der Verdichtbarkeit, wie gemessen, durch die lokale Machzahl innerhalb einer Bereichsbeschränkung innerhalb der Schleuderdruck-Bühne.

• Maximale Flusslinie

:: Die maximale Flusslinie, die in der Abbildung 5.2 gezeigt ist, ist die Kurve, die die höchsten Fluss-Punkte jeder Geschwindigkeitslinie durchführt. Zur Einsicht kann es bemerkt werden, dass jeder dieser Punkte in der Nähe von 56-%-Leistungsfähigkeit genommen worden ist. Das Auswählen einer niedrigen Leistungsfähigkeit (Stellen diese Pi-Rahmen das Fundament für "die Ähnlichkeit" und die "Sympathie-Gesetze" in turbomachinery zur Verfügung. Sie sorgen für die Entwicklung von zusätzlichen Beziehungen (ohne Dimension seiend) hat wertvoll in der Charakterisierung der Leistung gefunden.

Weil gegen die Beispiele unter dem Kopf den Druck ausgewechselt wird und gegen Schallgeschwindigkeit die Elastizität ausgewechselt wird.

Π-Lehrsatz

Die drei unabhängigen Dimensionen, die in diesem Verfahren für turbomachinery verwendet sind, sind:

:* Masse (ist Kraft eine Alternative)

:* Länge

:* Zeit

Gemäß dem Lehrsatz jeder der acht Hauptrahmen werden zu seinen unabhängigen Dimensionen wie folgt ausgeglichen:

::::

Klassische turbomachinery Ähnlichkeit

Wenn es

die Aufgabe von folgenden vollendet, läuft das formelle Verfahren auf das Erzeugen dieses klassischen Satzes von fünf ohne Dimension Rahmen für turbomachinery hinaus. Volle Ähnlichkeit wird erreicht, wenn jeder der 5 Pi-Rahmen gleichwertig ist. Das würde natürlich die zwei turbomachines bedeuten verglichen zu werden, ist geometrisch ähnlich und an demselben Betriebspunkt laufend.

::::

Analytiker von Turbomachinery gewinnen enorme Scharfsinnigkeit in die Leistung durch Vergleiche dieser 5 Rahmen mit der Wirksamkeit und den Verlust-Koeffizienten, die auch ohne Dimension sind. In der allgemeinen Anwendung werden der Fluss-Koeffizient und Hauptkoeffizient der primären Wichtigkeit betrachtet. Allgemein, für Schleuderkompressoren, ist der Geschwindigkeitskoeffizient von sekundärer Wichtigkeit, während der Koeffizient von Reynolds von tertiärer Wichtigkeit ist. Im Gegensatz, wie erwartet, für Pumpen, wird die Zahl von Reynolds aus sekundärer Wichtigkeit und dem fast irrelevanten Geschwindigkeitskoeffizienten. Es kann interessant gefunden werden, dass der Geschwindigkeitskoeffizient verwendet wird, um die Y-Achse der Abbildung 1.1 zu definieren, während zur gleichen Zeit der Koeffizient von Reynolds verwendet wird, um die Zet-Achse zu definieren.

Andere ohne Dimension Kombinationen

Demonstriert im Tisch ist unten ein anderer Wert der dimensionalen Analyse. Jede Zahl von neuen ohne Dimension Rahmen kann durch Hochzahlen und Multiplikation berechnet werden. Zum Beispiel wird eine Schwankung des ersten Parameters, der unten gezeigt ist, in der Flugzeugsmotorsystemanalyse populär verwendet. Der dritte Parameter ist eine vereinfachte dimensionale Schwankung des ersten und zweiten. Diese dritte Definition ist mit strengen Beschränkungen anwendbar. Der vierte Parameter, spezifische Geschwindigkeit, ist sehr gut bekannt und darin nützlich er entfernt Diameter. Der fünfte Parameter, spezifisches Diameter, ist ein weniger häufig besprochener ohne Dimension Parameter gefunden nützlich durch Balje.

::::

Es kann interessant gefunden werden, dass der Spezifische Geschwindigkeitskoeffizient im Platz der Geschwindigkeit verwendet werden kann, die Y-Achse der Abbildung 1.2 zu definieren, während zur gleichen Zeit der Spezifische Diameter-Koeffizient im Platz des Diameters sein kann, die Zet-Achse zu definieren.

Sympathie-Gesetze

Die folgenden "Sympathie-Gesetze" werden aus den fünf Pi-Rahmen abgeleitet, die oben gezeigt sind. Sie schaffen eine einfache Grundlage, um turbomachinery von einer Anwendung bis das folgende zu erklettern.

::::

Luftthermodynamische Grundlagen

Die folgenden Gleichungen entwerfen ein völlig dreidimensionales mathematisches Problem, das sehr schwierig ist, sogar mit der Vereinfachung von Annahmen zu lösen. Bis neulich, Beschränkungen in der rechenbetonten Macht, hat diese Gleichungen gezwungen, zu Inviscid zweidimensionales Problem mit Pseudoverlusten vereinfacht zu werden. Vor dem Advent von Computern wurden diese Gleichungen fast immer zu einem eindimensionalen Problem vereinfacht.

Das Beheben dieses eindimensionalen Problems ist noch heute wertvoll und ist häufig genannte Mittellinie-Analyse. Sogar mit ganzer dieser Vereinfachung verlangt es noch, dass große Lehrbücher entwerfen und große Computerprogramme, um praktisch zu lösen.

Bewahrung der Masse

:Also hat Kontinuität genannt, diese grundsätzliche in der allgemeinen Form geschriebene Gleichung ist wie folgt:

:::

Bewahrung des Schwungs

:Also hat genannt Navier-schürt Gleichungen, das grundsätzlich ist vom zweiten Gesetz von Newton, wenn angewandt, auf die flüssige Bewegung ableitbar. Geschrieben in der komprimierbaren Form für ein Newtonsches Fluid kann diese Gleichung wie folgt geschrieben werden:

:::

Bewahrung der Energie

:The das Erste Gesetz der Thermodynamik ist die Behauptung der Bewahrung der Energie. Unter spezifischen Bedingungen wird die Operation eines Schleuderkompressors als ein reversibler Prozess betrachtet. Für einen reversiblen Prozess kann die Summe der zu einem System hinzugefügten Hitze als ausgedrückt werden, wo Temperatur ist und Wärmegewicht ist. Deshalb, für einen reversiblen Prozess:

:::

:Since U, S und V sind thermodynamische Funktionen des Staates, die obengenannte Beziehung hält auch für nichtumkehrbare Änderungen. Die obengenannte Gleichung ist als die grundsätzliche thermodynamische Beziehung bekannt.

Gleichung des Staates

:The klassisches ideales Gasgesetz kann geschrieben werden:

:::

:The-Ideal-Gasgesetz kann auch wie folgt ausgedrückt werden

:::

:where ist die Dichte, ist der adiabatische Index (Verhältnis der spezifischen Hitze), ist die innere Energie pro Einheitsmasse (die "spezifische innere Energie"), ist die spezifische Hitze am unveränderlichen Volumen, und ist die spezifische Hitze am unveränderlichen Druck.

:With betrachten zur Gleichung des Staates. Es ist wichtig, sich zu erinnern, während Luft und Stickstoff-Eigenschaften (in der Nähe von atmosphärischen Standardbedingungen) durch diese einfache Beziehung leicht und genau geschätzt werden, gibt es viele Schleuderkompressor-Anwendungen, wo die ideale Beziehung unzulänglich ist. Zum Beispiel verwenden Schleuderkompressoren, die für große Klimatisierungssysteme (Wasserkälteanlagen) verwendet sind, ein Kühlmittel als ein Arbeitsbenzin, das als ein ideales Benzin nicht modelliert werden kann. Ein anderes Beispiel ist Schleuderkompressor-Design und gebaut für die Erdölindustrie. Der grösste Teil des Kohlenwasserstoff-Benzins wie Methan und Äthylen wird am besten als eine echte Gasgleichung von staatlichem aber nicht idealem Benzin modelliert. Der Wikipedia-Zugang für Gleichungen des Staates ist sehr gründlich.

Pro und Kontra

• Pros

:: Schleuderkompressoren werden überall in der Industrie verwendet, weil sie weniger reibende Teile haben, relativ Energie effizient sind, und höheren Luftstrom geben als ein ähnlich großer sich revanchierender Kompressor oder Kompressor der positiven Versetzung.

• Lernt

:: Ihr Hauptnachteil besteht darin, dass sie das hohe Kompressionsverhältnis von sich revanchierenden Kompressoren ohne vielfache Stufen nicht erreichen können. Es gibt wenige Einstufenschleuderkompressoren, die zu Druck-Verhältnissen über 10:1 fähig sind, erwartet, Rücksichten zu betonen, die streng die Sicherheit des Kompressors, Beständigkeit und Lebenserwartung beschränken.

Pros

:: Schleuderkompressoren werden häufig in kleinen Gasturbinenmotoren wie APUs (Hilfsmacht-Einheiten) und kleinere Flugzeugsgasturbinen verwendet. Ein bedeutender Grund dafür besteht darin, dass mit der aktuellen Technologie der gleichwertige Fluss axialer Kompressor in erster Linie dank einer Kombination des Rotors und der variablen Stator-Verluste der Tipp-Abfertigung sein weniger effizient wird. Weiter bieten sie die Vorteile der Einfachheit der Fertigung und relativ niedrigen Kosten an. Das ist wegen des Verlangens von weniger Stufen, denselben Druck-Anstieg zu erreichen.

Lernt

:: Schleuderkompressoren sind weniger praktisch als axiale Turbinen, um großes Flugzeug, wegen des resultierenden Gewichts und der Betonung, und zum frontalen durch den diffuser präsentierten Gebiet anzutreiben.

Turbomachinery

Viele Typen des dynamischen dauernden Flusses turbomachinery werden in der Wikipedia behandelt. Unten ist eine teilweise Liste dieser Themen. Was über diesen Satz bemerkenswert ist, ist, dass die Grundlagen, die für Schleuderkompressoren auch gelten, für jedes dieser Themen gelten. Sicher gibt es bedeutende Unterschiede zwischen diesen Maschinen und zwischen den Typen der Analyse, die normalerweise auf spezifische Fälle angewandt werden. Das verneint das nicht sie werden durch dieselbe zu Grunde liegende Physik von flüssiger Dynamik, Gasdynamik, Aerodynamik, Wasserdrucklehre und Thermodynamik vereinigt.

• Axialer Kompressor
• Axialer Anhänger
• Schleuderanhänger
• Schleuderpumpe
• Schleudertyp-Überverdichter
• Turbine von Francis
• Gasturbine
• Industrieanhänger
• Düsenantrieb
• Mechanischer Anhänger
• Mischfluss-Kompressor
• Radiale Turbine
• Dampfturbine
• Turbolader
• Turboexpander
• Turbofans
• Turbojet
• Turbomachinery
• Turbo-Prop-Triebwerk
• Turbopump
• Turboshaft
• Turbinen
• Wasserturbine

Siehe auch

• Flugzeugsmotor
• Winkeliger Schwung
• Coandă Wirkung
• Rechenbetonte flüssige Dynamik
• Verdichtbarkeit
• Kompressoren
• Kompressor-Karte
• Korrigierte Geschwindigkeit
• Gleichung von Darcy-Weisbach
• Gustaf de Laval
• Enthalpy
• Wärmegewicht
• Gleichungen von Euler (flüssige Dynamik)
• Begrenzte Element-Analyse
• Flüssige Dynamik
• Gaskompressor
• Gasgesetze
• Geschichte des inneren Verbrennungsmotors
• Ideales Gasgesetz
• Pumpen
• Echtes Benzin
• HVAC
• Liste von Maschinenbau-Themen
• Liste von Raumfahrttechnikthemen
• Liste von Technikthemen
• Machzahl
• Mehrphasiger Fluss
• Navier-schürt Gleichungen
• Reynolds-durchschnittlich Navier-schürt Gleichungen
• Transportlehrsatz von Reynolds
• Osborne Reynolds
• Zahl von Reynolds
• Raffinerien
• Turbinenkarte
• Turbulenz
• Viskosität
• Wirbelwind
• Institut von Von Karman für die flüssige Dynamik (VKI)

Außenverbindungen

• MIT Gasturbinenlaboratorium
• (1948) die Erste Seegasturbine im Betrieb. Zeitschrift der amerikanischen Gesellschaft für Marineingenieure, 60 Jahre alt: 66-86. doi: 10.1111/j.1559-3584.1948.tb02754.x
• Eine Geschichte von Turbinenautos von Chrysler
• API-Codes, Standards & Veröffentlichungen zu finden
• ASME-Codes, Standards & Veröffentlichungen zu finden
• ASHRAE-Codes, Standards & Veröffentlichungen zu finden
• Forschungszentrum von Glenn an NASA
• Pontyak Quellenzentrum
• Wasserdrucklehre von Pumpen, durch Christopher Earls Brennen