Компрессоры объемного действия. Способ сжатия газа. Типы, достоинства и недостатки.

Способ сжатия газа: За счет циклического изменения объемов рабочих камер. Типы: поршневые, мембранные, роторные компрессоры.

Поршневые компрессоры используются для сжатия газов до средних и высоких давлений, но, соответственно, при средних и малых производительностях. Недостатки: сложность конструкции и высокая стоимость; тихоходность и невозможность прямого соединения с электродвигателем; множество быстроизнашивающихся, трущихся деталей; загрязнение сжимаемых газов смазочными маслами и недопустимость всасывания загрязненных газов; неравномерность всасывания и объемной производительности; сложность обслуживания. Представляется целесообразным перевод поршневых компрессоров на работу без смазки цилиндров и сальников. Для этого производят замену чугунных поршневых, сальниковых и маслосъемных колец на кольца, выполненные из наполненных фторопластов. Для предотвращения касания поршня о зеркало цилиндра на нем устанавливаются направляющие кольца или опорные сегменты, изготовляемые также из наполненных фторопластов. Система смазки цилиндров и сальников демонтируется.

Самостоятельно: название, спецификация, устройство и принцип действия, основные характеристики (производительность, отношение давлений, КПД, достоинства и недостатки), область применения поршневых компрессоров:

одноступенчатых § 3.1.3 стр. 91-92,

многоступенчатых § 3.1.8 стр. 101-104.

Роторные компрессоры.

Роторные компрессоры относятся к классу объемных компрессоров. В них, как и в поршневых компрессорах, сжатие газа происходит в замкнутом пространстве при уменьшении объема. В отличие от поршневых компрессоров рабочие камеры образуются расточкой корпуса и размещенным в ней ротором(ами), а изменение объемов рабочих камер происходит в результате вращения ротора(ов). Роторный компрессор бывает жидкостно-кольцевой, пластинчатый, с катящимся ротором, роторно-поршневой, винтовой, шестеренчатый, трахоидный.

Самостоятельно: пластинчатый, винтовой: § 3.1.9 стр. 104-107.

Все роторные компрессоры применяются при средних подачах и низких давлениях. Сухие роторные компрессоры работают без внутренней смазки и, следовательно, не загрязняют сжимаемый газ смазочными маслами, что весьма существенно для некоторых технологических процессов. Однако они сложны в изготовлении и в обслуживании (за исключением жидкостно-кольцевых).

Расчет работы сжатия проводится по тем же формулам, что и для поршневых компрессоров.

Компрессоры динамического действия. Способ сжатия газа. Типы. Характеристики. Рабочая точка. Достоинства и недостатки.

Турбокомпрессоры.

Турбокомпрессор является компрессором динамического действия, в котором воздействие на поток сжимаемого газа осуществляется вращающимися решетками лопаток. Наибольшее применение находят центробежные компрессоры, являющиеся радиальными турбокомпрессорами, в которых поток во вращающихся решетках лопаток в меридиальной плоскости направлен от центра к периферии. Вращающийся элемент ступени турбокомпрессора, включающий решетку лопаток, передающий энергию потоку газа называется рабочим колесом.

Самостоятельно: центробежный компрессор: § 3.1.10 стр. 107-109.

Работа центробежного компрессора рассчитывается по тем же уравнениям, что и для поршневого компрессора.

Характеристиками центробежных компрессоров являются зависимости давления нагнетания p₂ (или отношения давлений в компрессоре), мощность на валу N_В и КПД  от объемной производительности V компрессора при постоянной частоте вращения n рабочего колеса. Эти характеристики строятся на основе испытания машины. Кривая зависимости p₂ от V (см. рис. 1) имеет максимум, левее которого располагается область неустойчивой работы машины  помпажа, характеризующаяся последовательно нагнетанием газа в сеть и выбрасыванием газа из сети на всасывание.

Рис. 1.

На кривой зависимости  от V имеется экстремальная точка, соответствующая паре конкретных значений p₂ и V , при которых машина работает с максимальным КПД  = _мах .

Рабочая точка машины находится как точка пересечения характеристики сети и компрессора. Поэтому в этой точке совпадают подача и давление компрессора и сети. На рис. 1 это точка А , мощность нам валу компрессора при этом N_ВА , производительность  V_А , КПД  _А . Желательно чтобы в рабочей точке КПД машины был максимальным. На одном графике могут быть даны характеристики для одной или нескольких частот вращения n одной машины. Такое семейство кривых называется универсальной характеристикой машины. Пересчет характеристик центробежных компрессоров проводится по следующим законам:

n/n_i = V/V_i = (p/p_i)^1/2 = (N_В/N_Вi)^1/3.

Достоинствами центробежных компрессоров по сравнению с поршневыми является их простое устройство и надежность действия, компактность, меньший вес и занимаемая площадь, более легкие фундаменты, непрерывность и равномерность объемной производительности, возможность непосредственного соединения с электродвигателем, более низкая стоимость и легкость обслуживания. Отсутствие внутренней смазки и, следовательно, загрязнения газа маслами часто определяет выбор именно этого типа компрессоров в химико-фармацевти­ческой промышленности.

По объемной производительности они относятся к крупным компрессорам низкого и среднего давления. При малых производительностях КПД машины снижается, возможно попадание в область помпажа (рис. 1).