 |
|
4.6. Объемные компрессоры. Принцип действия. Классификация. Основные параметры. Сжатый воздух получается с помощью различного типа компрессоров. Компрессоры низкого давления называют вентиляторами и применяют для перемещения и подачи воздуха в калориферы сушильных установок, воздухоподогреватели, топки, а также для преодоления сопротивления движению газов, чтобы обеспечить тягодутьевой режим в различных установках. По принципу устройства и работы компрессоры делятся на две группы – объемные и лопаточные. Объемные компрессоры подразделяются на поршневые и ротационные, а лопаточные – на центробежные и осевые (аксиальные). Несмотря на конструктивные различия термодинамические принципы их работы аналогичны между собой. Объемный компрессор – это компрессор статического сжатия, которое происходит в нем вследствие уменьшения объема, где заключен газ. Классификация объемных компрессоров По степени сжатия газа (отношения давлений):
По производительности:
По принципу действия:
Классификация поршневых компрессоров По числу ступеней:
По расположению осей цилиндров компрессора:
Классификация ротационных компрессоров По конструкции:
По числу ступеней:
Основные параметры Сжатие газа сопровождается изменением его давления и температуры. Теоретически можно представить два предельных случая сжатия газов, причем все реальные процессы сжатия газов будут являться промежуточными между ними. В первом случае вся теплота, выделяющаяся при сжатии газа, полностью отводится наружу, и процесс изменения состояния газа, т.е. изменение его объема и давления, протекает при одной постоянной температуре; такой процесс называется изотермическим. Во втором случае, наоборот, вся теплота, выделяющаяся при сжатии газа, полностью остается внутри газа, повышая его температуру, при этом потери тепла в окружающую среду отсутствуют; такой процесс называется адиабатическим. Механическая работа затрачиваемая на сжатие газа, при изотермическом процессе равна Lиз=p1V1ln(p2/p1) [кгс∙м] где p1, p2 – начальное и конечное (после сжатия) давление газа [кгс/м2]; V1 – начальный объем газа [м3]. Работа затрачиваемая на сжатие газа, при адиабатическом процессе равна Lад=[k/(k-1)]p1V1[(p2/p1)k-1/k -1] [кгс∙м] где k – показатель адиабаты; k=cp/cv. Количество тепла, которое выделяется при изотермическом сжатии: Qиз=RT∙ln(p2/p1)=(cv - cp)T∙ln(p2/p1) [ккал] где T – абсолютная температура, при которой протекает процесс сжатия [К]; cv,cp – теплоемкость газов при постоянных объеме и давлении [ккал/кгс∙°С]. Тепло, которое выделяется при адиабатическом сжатии: Qад=cp(T2 – Т1)=i2 – i1 [ккал/кгс] где i1, i2 – теплосодержание газа в начале и конце сжатия. Если в течение процесса сжатия газа тепло отнимается в меньшем количестве, чем это необходимо при изотермическом сжатии, что и происходит во всех реальных процессах сжатия, такой процесс будет называться политропическим. Механическая работа при политропном процессе равна Lпол=[m/(m-1)]p1V1[(p2/p1)m-1/m -1] [кгс∙м] где m – показатель политропы. Зная, какую работу теоретически необходимо затратить на сжатие газа заданного давления, и К.П.Д. машины, производящей сжатие, определяют мощность машины по уравнению N=L/102η [квт] Где L – затрата работы на сжатие [кгс∙м/с]; η – К.П.Д. машины. Принцип действия Поршневые компрессоры
Газ сжимается в результате возвратно-поступательных движений поршня. Поршневой компрессор состоит из цилиндра 1, в котором передвигается поршень 2, снабженный уплотнительным поршневым кольцом 3. Поршень приводится в возвратно-поступательное движение кривошипно-шатунным механизмом. Цилиндр герметически закрыт крышками, в каждой из которых имеются по две клапанные коробки. При ходе поршня справа налево в пространстве позади поршня создается разряжение, вследствие чего открывается всасывающий клапан 4 и газ засасывается по трубопроводу 5 в цилиндр компрессора; при этом нагнетательный клапан 6 закрыт. В это же время находящийся в цилиндре впереди поршня газ сжимается до такой степени, что его давление оказывается достаточным для преодоления сопротивления нагнетательного клапана 7. Тогда клапан 7 открывается и на всем остальном протяжении хода поршня сжатый газ выталкивается в нагнетательный трубопровод 8; при этом давление его остается приблизительно постоянным. При обратном ходе поршня слева направо клапаны 4 и 7 закрыты, а клапан 9 вследствие разряжения открывается; затем происходит открытие клапана 6. Дальше процесс протекает так же, как и при движении справа налево. Ротационные компрессоры В цилиндрическом корпусе 4 эксцентрично по отношению к оси корпуса вращается ротор 7, насаженный на вал. Ротор имеет ряд прорезей, в которые вставлены подвижные стальные пластины 8. При вращении ротора пластины выдвигаются центробежной силой из прорезей, прижимаются к внутренним поверхностям корпуса. При вращении ротора с пластинами, образуются замкнутые пространства (камеры) в корпусе, куда засасывается некоторый объем газа низкого давления; при дальнейшем движении пластин это пространство суживается, газ сжимается и выталкивается в нагнетательный трубопровод 5. На выходе из компрессора установлен обратный клапан 10. При вращении ротора пластины разделяют серповидное рабочее пространство в корпусе на камеры разной величины, объем которых уменьшается от всасывающего штуцера 9 к нагнетательному 5. выходе из компрессора установлен обратный клапан 10. |
