HS – Ступень компрессора

Описание

Блок реализует модель ступени компрессора, создающего напор в соответствии с напорной характеристикой, и предназначен для создания расхода в гидравлическом контуре. Является дочерним для блоков HS – Канал, HS – Труба и HS – Кольцевой зазор.

Характеристика компрессора представляет собой набор из четырёх таблиц, хранящихся в соответствующем табличном файле с расширением «tbl»:

1. Напорная характеристика.

Представляет собой степень повышения давления в компрессоре как функцию:

аргумент X: приведённого расхода;

аргумент Y: приведённой частоты вращения;

2. Характеристика КПД.

Представляет собой КПД компрессора или относительный перепад энтальпий как функцию:

аргумент X: приведённого расхода или степени сжатия;

аргумент Y: приведённой частоты вращения;

3. Моментная или мощностная характеристика.

Представляет собой приведённый момент или приведённую мощность на валу компрессора как функцию:

аргумент X: приведённого расхода;

аргумент Y: приведённой частоты вращения;

4. Таблица, определяющая типы приведённых параметров и коэффициенты пересчёта.

По горизонтали цифрами 1, 2, 3 обозначены номера таблиц (Рисунок 2):

По вертикали цифрами 1 - 6 обозначены номера параметров (Рисунок 3):

Для таблицы №1:

1. Тип аргумента X в таблице:

где G – абсолютный массовый расход через компрессор [кг/с];

T_in – статическая температура на входе в компрессор [K];

P_in – статическое давление на входе в компрессор [Па];

T*_in – полная температура на входе в компрессор [K];

P*_in – полное давление на входе в компрессор [Па];

k_g – коэффициент пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

2. Значение коэффициента k_g:

Пример 1: если при использовании первого типа приведённого расхода таблица заполнена в кг/ч, то k_g=3600.

Пример 2: если при использовании второго типа приведённого расхода таблица заполнена в (кг⋅K^0.5)/(c⋅бар), то k_g=10⁵.

3. Тип аргумента Y в таблице:

где w – абсолютная частота вращения компрессора [Гц];

∆T_ад=T_in⋅(π^{(k_ад - 1)/k_ад} - 1) – адиабатический перепад температур [K];

k_ад – показатель адиабаты;

k_w – коэффициент пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

4. Значение коэффициента k_w:

Пример: если при использовании первого типа приведённой частоты таблица заполнена в об/мин, то k_w=60.

5. Тип функции Z в таблице:

где P_out – статическое давление на выходе из компрессора [Па],

P*_out – полное давление на выходе из компрессора [Па].

6. Значение коэффициента k_π:

Всегда равно 1.

Для таблицы №2:

1. Тип аргумента X в таблице:

где k_π – коэффициент пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

2. Значение коэффициента k_g или k_π.

3. Тип аргумента Y в таблице:

4. Значение коэффициента k_w.

5. Тип функции Z в таблице:

где ƞ=∆h_ад/(h_out - h_in) – КПД компрессора;

ĥ=(h_out - h_in)/h_in – относительный перепад энтальпий;

h_in – энтальпия теплоносителя на входе в компрессор [Дж/кг];

h_out – энтальпия теплоносителя на выходе из компрессора [Дж/кг];

∆h_ад – изоэнтропийный перепад энтальпии на ступени компрессора [Дж/кг];

k_ƞ, k_h – коэффициенты пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

6. Значение коэффициента k_ƞ или k_ĥ:

Пример: если таблица КПД заполнена в %, то k_ƞ=100.

Для таблицы №3:

1. Тип аргумента X в таблице:

2. Значение коэффициента k_g.

3. Тип аргумента Y в таблице:

4. Значение коэффициента k_w.

5. Тип функции Z в таблице:

где N – мощность на валу компрессора [Вт];

M – момент на валу компрессора [Н⋅м];

k_N, k_M – коэффициенты пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

6. Значение коэффициента k_N или k_M:

Пример: если при использовании первого типа приведённой мощности таблица заполнена в кВт, то k_N=0.001.

Для просмотра и редактирования файлов расширения «tbl» имеется встроенный в SimInTech «Редактор таблиц». По умолчанию характеристики компрессоров располагаются в директории: «\SimInTech\bin\DataBase\HS\ENGINES\COMPRESSORS\».

При помощи блока HS – Ротор возможно организовать механическую связь вала компрессора с валом, например, электродвигателя или турбины. В таком случае частота вращения вала является величиной, рассчитываемой в блоке ротора. В противоположном случае, когда компрессор механически не соединен с ротором, частота вращения компрессора определяется свойством Частота вращения (относительная), то есть может быть задана непосредственно в свойствах блока или рассчитана в ином месте, например в скрипте или схеме автоматики.

При стыковке компрессора с ротором важную роль играет тормозная харакеристика. Свойство Тип характеристики даёт пользователю возможность выбора способа задания тормозной харакетристики:

где N – текущее значение мощности на валу [Вт];

N₀ – мощность при номинальной частоте вращения и нулевом расходе [Вт];

N' – мощность на валу, посчитанная через расход и перепад энтальпий [Вт];

N'' – мощность на валу, посчитанная через N₀ и относительную частоту вращения ротора [Вт];

G – массовый расход [кг/с];

∆h – перепад энтальпий [Дж/кг].

Порты наверх ↑

Свойства наверх ↑

Параметры наверх ↑

Совместимые блоки наверх ↑

При помощи механической связи блок может соединяться со следующими блоками:

• HS – Ротор

Является дочерним для блоков HS – Канал, HS – Труба и HS – Кольцевой зазор.

Математическая модель наверх ↑

Установка блока на канал или трубу обеспечивает вычисляемую по заданной табличной характеристике добавку давления к границе указанного в свойствах элемента гидравлического канала/трубы:

Добавка тепловой мощности к указанному элементу гидравлического канала/трубы вычисляется через КПД или относительный перепад энтальпий:

где k_ƞ, k_h – коэффициенты пересчёта из СИ в единицы измерения, в терминах которых заполнена таблица.

Вышеуказанные добавки давления и тепловой мощности передаются расчётному ядру для подстановки в уравнения сохранения импульса и энергиии соответственно.

В случае подключения компрессора к ротору текущее значение мощности (момента) на валу передаётся в блок ротора, где решается уравнение моментов, с целью определения текущей частоты вращения.

Сопутствующие материалы наверх ↑