15. Регулювання тиску і витрати у компресорах. Узгодження постачання і споживання.

Компресори використовуються в різних технологічних процесах. Вони можуть подавати початкову сировину в ²реактори і відводити газоподібні продукти з реакторів. Крім того, вони застосовуються для транспортування газів як рушії і допоміжні вентилятори, що підвищують тиск в магістральних лініях. Ще однією типовою областю застосування компресорів є їх використання як теплових насосів у випарних апаратах, дистиляційних колонах і холодильних установках. Кожен з цих процесів має свої специфічні вимоги і особливості. У одних процесах необхідно регулювати витрату, в інших - тиск, причому співвідношення між витратою і тиском змінюється від одного випадку використання компресора до іншого. У цьому розділі розглядаються характеристики і вимоги технологічних процесів, а також їх взаємодія з характеристиками компресора.

15.1. Характеристики компресора і навантаження.

Як простий випадок розглянемо повітряний компресор, який всмоктує атмосферне повітря і нагнітає його в установку, в якій існує як статичний напір, так і швидкісний напір, обумовлений опором потоку.

На мал. 4.9 представлена принципова схема такої системи. Статичний напір може створюватися стовпом рідини або, як показано на схемі, контуром регулювання тиску - ефект буде тим же самим. В деяких випадках статичний напір постійний або рівний атмосферному тиску; у інших - змінюється залежно від вимог технологічного процесу.

Майже у всіх практичних випадках потік є ^Зтурбулентним, і, отже, швидкісний напір пов'язаний з масовою витратою співвідношенням:

де - стала величина (коефіцієнт), що характеризує опір потоку, молекулярна маса газу, Т₂ - абсолютна температура газу при тиску р₂. Масова витрата F_Lпропорційна об'ємній витраті, приведеній до умов всмоктування:

1. Компресор— машина для стискування повітря або іншого газу до надлишкового тиску не нижче0,2 МПа, компресії і переміщення газів під тиском.

2. Реактор - апарат для проведення хімічних реакцій при певних температурах і тисках.

3. Турбулентний потік - вид потоку в'язкої рідини (наприклад, нафти), при якому відбуваєтьсяперемішування між сусідніми шарами рідини.

Компресор нагнітає повітря в установку, в якій існують статичний тиск р₃ і швидкісний напір р₂ - рз, обумовлений опором технологічного устаткування.

Комбінуючи ці два вирази і використовуючи ті ж, що і для побудови характеристики компресора, координати, можна побудувати графік залежності об'ємної витрати, приведеної до умов всмоктування і процесу, що представляє навантаження, від ступеня стиснення р2/р1

Коефіцієнт опору k_Lповинен змінюватися, особливо в тих випадках, коли стиснутий газ витрачається декількома споживачами. На мал. 4.10 представлені типові характеристики навантаження, отримані за допомогою рівняння (4.23) і побудовані в тих же координатах, що і характеристики компресора.

При постійному навантаженні стале співвідношення між тиском і витратою, що досягається шляхом регулювання частоти обертання або положення лопаток, визначається нахилом характеристики навантаження. Навпаки, коли навантаження змінюється при постійній частоті обертання, тиск і витрата змінюватимуться уздовж кривої постійної частоти обертання. Ця залежність має пряме відношення до стійкості систем регулювання, в яких використовується дренажний вентиль, як показано на мал. 4.9 (або еквівалентний рециркуляційний клапан) для запобігання помпажа шляхом зміни навантаження.

Холодильні компресори використовуються для перекачування тепла з

Рис 4.10.Як опір технологічного устаткування, так і статичний натиск можуть піддаватися зміні.

холодної зони в резервуар з атмосферним тиском або до гарячого потоку. Навіть за відсутності теплового навантаження між гарячою і холодною зонами системи зазвичай існує різниця температур аналогічна статичному напору. Тиск всмоктування компресора прагнутиме до тиску пари холодоагента при регульованій температурі процесу, тоді як тиск нагнітання наближатиметься до тиску пари при температурі потоку, що нагрівається. У міру збільшення теплового навантаження на холодній і гарячій сторонах теплообмінника виникнуть пропорційні ²градієнти

1. Холодильний агент (Холодоагент) — робоча речовина холодильної машини, яка при кипінні або в процесі розширення віднімає теплоту від охолоджуваного об'єкту і потім після стиснення передає її охолоджувальному середовищу (воді, повітрю і т. п.).

2. Градієнт - міра зростання або спадання в просторі якоїсь фізичної величини на одиницю довжини.

температури, які викличуть падіння тиску всмоктування і підвищення тиску нагнітання. Отже, для теплових насосів також важлива характеристика навантаження технологічного процесу. Дляданої установки статичний напір змінюватиметься залежно від температур джерела і приймача тепла; нахил характеристики навантаження може також бути змінений за допомогою регуляторів температури, які управляють процесами 'дроселювання потоку, а також заповнення або байпасуваннятеплообмінників.