12. Компрессоры
12.1. Классификация компрессоров
Компрессор – машина, предназначенная для повышения давления и перемещения газа. Компрессор относится к классу воздухо- или газодувных машин. К этому же классу относятся вентиляторы и газодувки, работающие по тому же принципу, что и компрессоры, но отличающиеся от них конструкцией и отношением конечного давления газа к начальному.
Компрессор – машина, преобразующая механическую энергию привода в полезную потенциальную и кинетическую энергию газа.
В компрессоре происходят повышение давления газа и перемещение его из области низкого в область высокого давления.
Вентиляторы обеспечивают увеличение плотности воздуха менее чем на 7 %. Их успешно применяют в системах промышленной вентиляции, в кондиционерах, тягодутьевых установках, градирнях и т. д. для подачи больших объемов воздуха (или газа) обычно при относительно низких скоростях. В зависимости от создаваемого давления вентиляторы принято делить на три группы: низкого давления (до 1000 Па), среднего (до 3000 Па) и высокого (до 15 000 Па). По назначению их подразделяют на вентиляторы общего назначения, вентиляторы дутьевые котельные (ВД), дымососы котельные (Д) и вентиляторы шахтные.
Кроме того, вентиляторы классифицируют по следующим признакам:
по направлению потока газа в рабочем колесе – осевые, радиальные (центробежные), диагональные, диаметральные;
по конструкции – одно- и многоступенчатые, реверсивные, одно- и двухстороннего всасывания;
по положению оси рабочего колеса – горизонтальные и вертикальные;
по направлению вращения рабочего колеса – правого и левого вращения;
по виду привода – с электродвигателем, воздушной турбиной, двигателем внутреннего сгорания и т. д., – с непосредственным приводом, с помощью муфты или передаточного механизма;
по исполнению – стандартные, в газонепроницаемом исполнении, для пневмотранспорта, для транспортировки газов, содержащих абразивную пыль, оказывающие коррозионное воздействие, горючих, взрывоопасных.
Работу вентиляторов характеризуют качественные показатели трех видов: аэродинамические, механические и внешние. От аэродинамических показателей зависят размеры вентилятора, скорость вращения колеса, шум, создаваемый при работе, расход электроэнергии.
Газодувки (или нагнетатели) предназначены для сжатия воздуха или газа без охлаждения, причем отношение давления нагнетания к давлению всасывания лежит в пределах 1,1–3,5.
К газодувкам относят также эксгаустеры и вакуум-насосы. Эксгаустеры – машины большой производительности – предназначены для отсоса газа, находящегося под давлением ниже атмосферного, и сжатия его до давления, равного атмосферному или превышающего его. Вакуум-насосы служат для отсоса газов, находящихся под значительным вакуумом, сжатия их и выброса в атмосферу.
Компрессоры – это машины с охлаждением газа в процессе сжатия. Отношение давления нагнетания к давлению всасывания превышает 3,5.
Классификация компрессоров основных видов приведена на рис. 12.1.
Рис. 12.1. Классификация основных видов компрессоров
По принципу сжатия компрессоры можно разделить на объемные и динамические.
В объемном компрессоре сжатие происходит в результате периодического уменьшения объема, занимаемого газом. Объемные компрессоры по виду рабочего органа делятся на поршневые, мембранные, винтовые и роторные.
В динамическом компрессоре сжатие происходит в результате непрерывного создания ускорений в потоке газа. Динамические компрессоры по принципу действия подразделяют на турбокомпрессоры и струйные.
В зависимости от рабочего давления все компрессоры делятся на вакуумные (начальное давление газа ниже атмосферного), низкого давления (конечное давление газа 0,115–1,0 МПа), среднего (конечное давление газа 1,0–10,0 МПа), высокого (конечное давление 10–100 МПа) и сверхвысокого (конечное давление свыше 100 МПа).
Конечное давление может создаваться одной ступенью (одно-ступенчатый компрессор) или последовательно несколькими ступенями (многоступенчатый компрессор). Под ступенью компрессора понимают совокупность элементов, обеспечивающих повышение давления и перемещение газа в определенном заданном интервале давлений. Ступень (или группу ступеней) компрессора, после которой газ отводится в газоохладитель или направляется потребителю, называют секцией компрессора.
Рабочим давлением обусловлены прочностные характеристики ступени, конструкция клапанов, применяемые материалы.