Виды компрессоров

       Здравствуйте! По назначению компрессоры подразделяются на воздушные и газовые (кислородные) машины. Наиболее распространенными являются поршневые компрессоры и турбокомпрессоры (осевые и центробежные). Поршневые компрессоры имеют шатунно-кривошипный механизм и работают, как и поршневые двигатели внутреннего сгорания, при невысоком числе оборотов, что не позволяет проектировать их на большую производительность. Поэтому поршневые компрессоры применяются при расходе газа не более 2—2,5 м3/с.

Рисунок 1-2

     Турбокомпрессоры нецелесообразно проектировать на небольшую производительность, так как при снижении высоты лопаток возрастают внутренние аэродинамические потери. Кроме того, при большом конечном давлении значительно увеличивается число ступеней в турбокомпрессоре, поэтому их применяют при давлении до 1—1,2 МПа и производительности более 1 м3/с.

      Различают поршневые компрессоры простого и двойного действия. В установках двойного действия сжатие происходит в обеих полостях цилиндра при движении поршня как в прямом, так и в обратном направлениях, что позволяет повысить производительность компрессора, не увеличивая числа цилиндров (рис. 1.). При давлении до 0,5—0,6 МПа применяют одноступенчатые компрессоры, а при более высоком давлении — двухступенчатые (до 3 МПа) и многоступенчатые.

     Многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением воздуха повышает экономичность установки. Кроме того, в процессе сжатия температура воздуха не должна превышать 140—160° С, так как при более высокой температуре возможно воспламенение (взрыв) паров масла, которые содержатся в воздухе. По расположению цилиндров поршневые компрессоры подразделяют на горизонтальные и вертикальные. Для передвижных установок целесообразным является V-образное расположение цилиндров.

      На работу поршневого компрессора существенное влияние оказывает так называемое вредное пространство, которое остается в цилиндре после окончания подачи воздуха в сеть (поршень не доходит до упора). Находящийся во вредном пространстве газ при движении поршня в обратном направлении будет расширяться по адиабате 3—4 (рис. 2.), и всасывающий клапан откроется только после снижения давления в цилиндре ниже атмосферного ра (точка 4). В результате количество засасываемого в цилиндр воздуха уменьшается на величину ∆V. Влияние вредного пространства зависит от давления p1 в конце сжатия. При некотором значении p1 точки 2 и 3 и адиабаты сжатия 1—2 и расширения 3—4 совпадут, воздух будет сжиматься до объема вредного пространства Vв.п и снова расширяться, а подача воздуха в сеть, пропорциональная длине изобары 2—3, будет равна нулю.

      Поршневые компрессоры подают воздух неравномерно, поэтому для уменьшения пульсации давления устанавливается ресивер, представляющий собой резервуар, снабженный предохранительными клапанами. Компрессоры имеют промежуточные воздухоохладители рекуперативного типа, масловлагоотделители, фильтры и ряд других элементов, входящих в системы смазки, автоматики.

      Наиболее экономичным способом регулирования производительности компрессоров является изменение числа оборотов. Однако для поршневых компрессоров такое регулирование не получило широкого распространения, так как электропривод на переменном токе, который часто применяется в этих условиях, не позволяет с помощью простых средств плавно изменять число оборотов. Регулирование производительности поршневых компрессоров может осуществляться дросселированием при всасывании, временным переводом компрессора в режим холостого хода, а также изменением объема вредного пространства.

      Центробежные и осевые турбокомпрессоры имеют ряд преимуществ по сравнению с поршневыми установками. Они работают при высоких числах оборотов и, следовательно, более компактны, не имеют изнашивающихся частей, воздух не загрязняется парами масла, что делает их взрывобезопасными; их удобно соединять с турбиной или электродвигателем. Однако в турбокомпрессорах трудно получить высокое давление, особенно при низкой производительности. Для уменьшения производительности нужно снижать число оборотов, что значительно уменьшает величину конечного давления. Наиболее низкие степени сжатия получаются в осевых компрессорах (примерно 1,15—1,35), поэтому их целесообразно применять для подачи больших количеств воздуха при давлении до 0,4 МПа.

       На рис. 3. показана ступень центробежного турбокомпрессора. Здесь 1- рабочее колесо, 2-лопатки, 3- диффузорные каналы. Компрессор состоит из 3—6 и более таких ступеней. Промежуточные охладители, уменьшающие работу сжатия, располагаются между отдельными группами ступеней.

рисун.3

     На рис. 4. приведена схема осевого компрессора. Рабочие лопатки 1 крепятся на роторе 2 барабанного типа. Неподвижные направляющие лопатки 3 служат для изменения направления потока воздуха. В направляющих аппаратах происходит частичное или полное превращение кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления (в реактивных компрессорах этот процесс частично осуществляется в каналах рабочих лопаток). К. п. д. осевых компрессоров достигает 90—93%, тогда как у центробежных он составляет 83— 85%.

Рисунок 4

Однако при уменьшении производительности к. п. д. компрессоров быстро падает. Кроме того, вследствие большой крутизны характеристики осевых компрессоров зона устойчивой работы лежит в пределах 70—100% от номинальной производительности, поэтому их целесообразно применять при постоянном режиме работы, близком к оптимальному. Осевые нагнетатели нашли широкое применение в газотурбинных установках, авиационных реактивных двигателях, в доменном производстве.

     В металлургии привод мощных турбокомпрессоров производится с помощью паровых турбин, что позволяет регулировать режимы их работы, изменяя число оборотов. Менее экономичными способами регулирования являются применение поворотных направляющих лопаток и дросселирование воздуха при всасывании. Для создания условий устойчивой работы турбокомпрессоры имеют противопомпажную защиту, которая при снижении расхода воздуха поддерживает производительность в допустимых пределах, сбрасывая часть сжатого воздуха в атмосферу. Исп. литература: 1) Теплотехника, под редакцией А.П.Баскакова, Москва, Энергоиздат, 1982. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,"Вышейшая школа", 1976.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *