Максимальный КПД центробежных и осевых компрессоров

[BBB-2 0]

Какой максимальный КПД центробежных и осевых насосов(и различных комбинаций принципов их работы в одном устройстве) и какие закономерности его определяющие у таких устройств?

Посмотрел на днях каталог более-менее серьёзного производителя воздушных компрессоров интересующих меня параметров, и я не увидел каких-то закономерностей, полный разнобой, причём не только в плане КПД: давления выше получают то двухступенчатыми, то одноступенчатыми, причём с бОльшим КПД чем у двухступенчатых; хороший КПД при бОльших давлениях у центробежных, но есть и осевые на неплохое давление и с хорошим КПД; бОльшего диаметра менее оборотистые то показывают лучше характеристики и КПД чем более оборотистые и меньшего диаметра, в другом случае наоборот лучше.

 

Из того каталога, под такие параметры, рабочее тело-воздух, давление-десятые доли атмосферы, мощность 200вт-2квт, максимальный КПД 50%- это максимум?

Из закономерностей которые пришли на ум-перетекания через зазоры, а их какими угодно малыми не сделать, соответственно чем меньше рабочий расход и больше давление, тем сильнее будет вклад в падение КПД от зазоров.

Второе-чем более оборотистый компрессор, тем больше потери на турбулентности, плюс бОльший поток через меньшие сечения.

Но ни первое ни второе не подтверждается тем что видно по каталогу, по крайней мере однозначно.

 

Подскажите пожалуйста какие закономерности по влиянию на КПД у таких устройств, куда копать и какие вопросы задавать гуглу чтобы о них подробнее узнать?

 

 

[Fedor 1,632]

https://elit-nasos.ru/articles/kpd-tsirkulyatsionnyh-nasosov#:~:text=КПД (коэффициент полезного действия) насосов,показатель мощности всегда меньше 100%.   

 

https://ytspumps.ru/info/articles/spravochnaya/kpd-nasosa/  

 

Это первые по запросу "коэффициент полезного действия насоса"  и далее десять страниц ссылок :) 

Edited December 22, 2024 by Fedor

[BBB-2 0]

17 часов назад, Fedor сказал:

https://elit-nasos.ru/articles/kpd-tsirkulyatsionnyh-nasosov#:~:text=КПД (коэффициент полезного действия) насосов,показатель мощности всегда меньше 100%.   

 

https://ytspumps.ru/info/articles/spravochnaya/kpd-nasosa/  

 

Это первые по запросу "коэффициент полезного действия насоса"  и далее десять страниц ссылок :) 

Нет, эти статьи совсем не о том. И не о том и очень поверхностные. 

В них про расчёт кпд при известном потреблении энергии устройства и при известных значениях расхода и давления, т.е. совсем очевидные вещи. Самый "глубокий" максимум-там предлагается для некоего предугадывания несколько коэффициентов выбрать просто наобум по графикам усреднённых значений непонятно какого количества устройств, непонятно каких схем и набора конструктивных и оптимизационных решений в устройствах вошедших в набор данных для вывода этих усредненных графиков зависимостей.

 

А вопрос о предугадывании КПД устройств на этапе проектирования в зависимости от схем и применённых конструктивных решений, и о поиске информации в которой был бы подробный разбор каких-то закономерностей на основании которых следует вносить изменения в проектируемое устройство или выбирать его схему, чтобы добиться желаемого КПД, а не методом просто перебора тестировать устройство, переделывать, вносить непонятно на чём основанные изменения, тестировать, вносить изменения, опять тестировать и т.д.

Под схемами устройств подразумеваю различные варианты комбинирования таких переменных:более или менее оборотистое устройство; одна или больше ступеней; больше или меньше диаметр колёс турбин; устройство с бОльшим количеством освевых ступеней или устройство с меньшим количеством центробежных ступеней; в устройствах с несколикими ступенями-комбинирование осевых и центробежных ступеней или применение только одного из вариантов и т.д.

Т.е. одинаковых характеристик по расходу и давлению можно добиться разным подходом-меньше обороты но несколько ступеней, меньше обороты но больше диаметр компрессорных колёс и прочие различные комбинации. Наверняка есть ещё много других влияющих факторов, это самое очевидное что пришло в голову как человеку мало информации по этой теме перебравшему.

Характеристики по расходу и давлению подбором этих разных вариантов и их комбинаций можно получить одинаковые, а кпд скорее всего будет существенно отличаться при разных условиях. И конечно это всё про режим работы под которое это устройство максимально оптимизируется, а не про сравнение устройств заведомо не предназначенных под какие-то параметры с устройствами заведомо предназначенными под эти параметры, вне зависимости от выбранной схемы.

 

Знает ли кто-то какую-то литературу в которых закономерности влияния на КПД разных вариантов схем центробежных/осевых компрессоров и различных применённых конструктивных решений рассматриваются детально и подробно?

 

Или если без конкретной литературы, но может кто-то знает эти закономерности и знает по каким ключевым словам литературу и информацию с подробным рассмотрением всего этого будет легче нагуглить?

Edited December 23, 2024 by BBB-2

[maxx2000 799]

А для чего знать КПД насоса? Достаточно знать его характеристики, например производительность, развиваемое давление, высоту подъёма и т.п.

[BBB-2 0]

7 минут назад, maxx2000 сказал:

А для чего знать КПД насоса? Достаточно знать его характеристики, например производительность, развиваемое давление, высоту подъёма и т.п.

Потому что подводимая к устройству мощность может быть ограничена, её увеличение может тянуть слишком сильную переделку устройства в которое насос и двигатель входят как составные части, или не выход на ожидаемые параметры из-за влияния кпд и невозможности изменить подводимую мощность приведёт тому что устройство в которое этот компрессор и двигатель входят как составные части-не будет функционировать как надо.

Плюс оптимизация КПД это то чем все производители любых устройств занимаются, а делать это методом просто перебора, внесением неосмысленных изменений в конструкцию, тестирования, опять изменениями и опять тестированием-крайне неэффективное и затратное занятие.

[Fedor 1,632]

Цитата

предугадывании КПД устройств на этапе проектирования

Тогда ищите литературу по проектированию насосов. :) 

Обычно по конструкции оценивают потери, а уже потом и кпд. Это общий подход к машинам и механизмам :) 

Edited December 23, 2024 by Fedor

[maxx2000 799]

@BBB-2 Электрические параметры насоса ограничены мощностью привода(электродвигателя) всё необходимое указано на его шильде. Если насос не тянет , то тогда придётся подбирать более мощный насос с более мощным движителем, что может привести к увеличению электропотребления. Поэтому сначала проектируют систему, а потом под неё выделяют питающие мощности. 

 

[a_schelyaev 373]

1 час назад, BBB-2 сказал:

Плюс оптимизация КПД это то чем все производители любых устройств занимаются, а делать это методом просто перебора, внесением неосмысленных изменений в конструкцию, тестирования, опять изменениями и опять тестированием-крайне неэффективное и затратное занятие.

Проектировочный расчет дает только теоретические значения величин, т.к. учитывает не все и предполагает безотрывной характер обтекания лопаток.

Уточнить вы их можете уже расчетом вязкой (Навье-Стокс) среды с фактическими особенностями конструкции.

Поэтому только перебор. Другое дело, что процесс можно автоматизировать и сделать цикл оптимизации, чтобы перебор сократить.

Ну, а раз оптимизация, то ответ на ваш вопрос - для каждой постановки задачи КПД будет свой.

Наращивать мощность мотора бесконечно вам кавитация не даст.

[green_fly 1]

Как выше уже заметили, можно поискать методические указания для проектирования и расчета насосов. У МАИ, Самарского, Бауманки, РГУ. Например, Турбокомпрессоры: Учеб. пособие / Ю. Б. Галеркин, Л. И. Козаченко. – СПб.:
Изд-во Политехн. ун-та, 2008. – 374 с.

А дальше - создание параметризованной CAD-модели и связка с CFD решателем и оптимизатором.

[a_schelyaev 373]

Уже реализованы в разных кодах проектировочные методы с созданием геометрии проточной части насосов разных схем.