SPRĘŻARKI PRZEPŁYWOWE

Spis treści
Przedmowa5
Wykaz ważniejszych oznaczeń6
1. Podstawowe definicje 9
2. Klasyfikacja sprężarek 11
3. Termodynamika procesu sprężania14
Sprężanie adiatermiczne (adiabatyczne)15
Sprężanie diatermiczne21
Sprężanie gazów wilgotnych 27
4. Teoria promieniowego stopnia sprężającego 31
Działanie i budowa promieniowej maszyny sprężającej 31
Rodzaje kół wirnikowych, kinematyka przepływu przez koło wirnikowe33
Rzeczywisty przepływ przez koło wirnikowe 40
Dyfuzor sprężarki46
Spirala zbiorcza 52
Elementy stopni sprężarek wielostopniowych 55
5. Przekazywanie energii poza wieńcami wirującymi – przecieki i brodzenie62
6. Współpraca maszyn sprężających z odbiornikiem 68
Charakterystyka sprężarki przepływowej68
Pompowanie i układ przeciwpompażowy 74
6.2.1. Praca niestateczna systemu sprężarka – sieć (ang. system surge)75
6.2.2. Praca niestateczna sprężarki (compressor stall) 77
6.2.3. Układ przeciwpompażowy83
Zjawisko dławienia (choke) 84
Praca szeregowa i równoległa sprężarek 85
7. Określenie zapotrzebowania mocy 97
8. Regulacja sprężarek. 100
Regulacja poprzez dławienie na ssaniu. 101
Regulacja sprężarki poprzez dławienie na tłoczeniu 106
Regulacja poprzez zmianę częstości obrotów 106
Regulacja zawirowaniem na wlocie 113
Regulacja nastawnymi łopatkami dyfuzora 117
Porównanie efektywności różnych rodzajów regulacji. 120
9. Zagadnienia wyznaczenia siły osiowej oraz projektowania układów uszczelnień… 121
Siła osiowa w stopniu sprężarkowym 121
Uszczelnienia wirników 125
10. Technologia kół wirnikowych 138
Wytrzymałość koła wirnikowego 138
Materiały i półfabrykaty do produkcji kół wirnikowych 141
Sposoby wykonywania kół wirnikowych 143
Zakresy stosowania poszczególnych technologii 152
Test odwirowania koła wirnikowego 153
11. Przegląd konstrukcji sprężarek i dmuchaw promieniowych 155
Sprężarki jednowałowe 155
Sprężarki przekładniowe 162
Sprężarki wielokadłubowe 169
Sprężarki o pionowym podziale kadłuba 171
Konstrukcje specjalne sprężarek promieniowych 175
Dmuchawy promieniowe 181
12. Instalacje sprężarkowe 187
13. Metodyka projektowania promieniowego stopnia sprężarkowego 192
Zasady ogólne projektowania stopnia 192
Przykład obliczenia stopnia sprężarkowego w oparciu
o jednowymiarową metodę elementarną 197
Modelowanie numeryczne charakterystyk przepływowych stopnia
zaprojektowanego w oparciu o jednowymiarową metodę elementarną 208
Literatura 222
Streszczenie 226
Summary 228

PRZEDMOWA
Sprężarki są jednymi z najpowszechniej spotykanych maszyn roboczych.
Trudno wyobrazić sobie bez nich dowolny warsztat mechaniczny, na przykład
naprawiający samochody. Ale stosujemy również bardzo duże sprężarki przezna-
czone dla petrochemii, górnictwa i energetyki, o mocach rzędu kilkunastu
megawatów i większych. Tymczasem na Wydziale Mechanicznym PŁ kierunek
Energetyka, na wykłady z maszyn sprężających w ramach kursu inżynierskiego
przeznaczono jedynie piętnaście godzin. Stąd też wynikła konieczność syntetycznego
przedstawienia teorii, konstrukcji, podstawowych własności oraz zasad eksploatacji
tych maszyn.
Sprężarki charakteryzują się bardzo dużym zróżnicowaniem budowy i spo-
sobu działania. Ze względu na wymagania kierunku Energetyka skoncentrowano
się na sprężarkach przepływowych promieniowych, ponieważ one to głównie two-
rzą park maszynowy w zakładach chemicznych i energetycznych. Nie poruszano
tematyki sprężarek objętościowych, albowiem w tej dziedzinie istnieje w Polsce
bogaty rynek i są powszechnie dostępne materiały firmowe odnośnie ich budowy
i własności eksploatacyjnych.
Rozdziały od pierwszego po dwunasty niniejszego skryptu zostały opraco-
wane przez prof. dra hab. inż. Władysława Kryłłowicza. Rozdział trzynasty opra-
cowali wspólnie prof. dr hab. inż. Władysław Kryłłowicz oraz dr inż. Kirill Kabalyk.
Korekty merytorycznej dokonali również prof. dr hab. inż. Władysław Kryłłowicz
oraz dr inż. Kirill Kabalyk.
Autorzy dziękują firmom Atlas – Copco Polska i Sulzer Management za
wyrażenie zgody na zamieszczenie ich materiałów firmowych, bez których ta
książka byłaby znacznie uboższa. Wyrazy podziękowania należą się również pani
mgr Annie Słocie za pomoc w trakcie przygotowania treści skryptu do druku.