3. Поршневые компрессоры

163

осуществляют в многоступенчатых компрессорах, в которых газ проходит последовательно ряд ступеней, постепенно сжимаясь до конечного давления. Между ступенями газ подвергают охлаждению в промежуточных холодильниках. Объемы цилиндров постепенно умень­шаются от первой к последней ступени.

Различают многоступенчатые компрессоры со ступенями сжатия в отдельно установленных цилиндрах (рис. 1У-6, а, б, в) и со ступенями сжатия в одном цилиндре и дифференциальным поршнем (рис. 1У-6, г). При У-образной установке цилиндров оси цилиндров располагаются под некоторым углом (рис. ГУ-6, в).

Рис. 1У-6. Схема многоступенчатых поршневых компрессоров:

а, б, в — со ступенями сжатия в отдельных цилиндрах (а — однорядного исполнения; б — двух­рядного исполненная; в — с У-образным расположением цилиндров); г — с дифференциальным порш­нем; / — цилиндр; 2 — поршень; 3 — всасывающий клапан; 4 — нагнетательный клапан; Ь — шатун; € — ползун (крейцкопф); 7 — кривошип; 8 — маховик; 9 — промежуточный холодильник

Многоступенчатые компрессоры со ступенями сжатия в отдельно установленных цилиндрах могут быть однорядного (рис. 1У-6, а) и двухрядного (рис. 1У-6, б) исполнения с расположением цилиндров по одну сторону вала. Такие компрессоры имеют большой вес и крупные габаритные размеры, так как значительные неуравновешенные силы инерции, возникающие при работе этих машин, не позволяют изго­товлять их с большим числом оборотов коленчатого вала. Поэтому в послед­нее время получили широкое применение оппозитные компрессоры со взаимно противоположным направлением движения поршней. Ци­линдры этих компрессоров располагаются по обе стороны коленчатого вала.

Оппозитные компрессоры хорошо динамически уравновешены, благо­даря чему скорость вращения коленчатого вала может быть увеличена в 2—2,5 раза и тем самым повышена производительность машины. Вес таких компрессоров, а также электродвигателей к ним на 50—60% меньше, чем компрессоров с расположением цилиндров по одну сторону вала, при значительном снижении габаритных размеров. Для установки оппо- зитных компрессоров требуется меньшая площадь и небольшие фунда­менты.

г

Гл. IV. Перемещение и сжатие газов (компрессорные машины)

Компрессор с дифференциальным' поршнем может иметь несколько ступеней сжатия, образованных поверхностью цилиндра и поршнем переменного (дифференциального) сечения. Соотношение между сечениями поршня зависит от степени сжатия в каждой ступени.

Обычно дифференциальный поршень применяют в машинах малой и средней производительности для двухступенчатого сжатия. В крупных машинах в связи с малым отношением длины поршня к диаметру возможно заклинивание дифференциального поршня.

У-образная установка цилиндров позволяет значительно уменьшить площадь, занимаемую машиной, и обеспечить непосредстйенное соедине­ние ее с электродвигателем.

Степень сжатия в каждой ступени многоступенчатого компрессора выбирают такой, чтобы наиболее эффективно использовать объем цилин­дров, увеличить объемный коэффициент компрессора и снизить расход энергии на сжатие, а также температуру газа в конце сжатия.

Рнс. 1У-7. Индикаторная (а) и энтропийная (б) диаграммы многосту­пенчатого сжатия газа.

Теоретически работа сжатия становится минимальной, когда степени сжатия х во всех ступенях равны, т. е.

■Г-

В*. (IV,29)

Р1

где 2 — число ступеней сжатия; р_к — конечное давление; р_х — начальное давление.

Практически вследствие потерь давления между ступенями (в клапа­нах, холодильниках и т. п.) степень сжатия в каждой ступени несколько больше теоретической и рассчитывается из уравнения

х = -Ф ъГК (IV,30)

г Рх

где 1|) = 1,1—1,15 — коэффициент, учитывающий потери давления между ступенями.

Из последнего уравнения можно определить Необходимое число 2 ступеней сжатия:

2 = jjLPg.~Jg.gL (Г/.31)

1_ёх- до ¹

Для того чтобы температура газа в конце сжатия не превышала до­пустимого предела, степень сжатия в каждой ступени обычно принимают т = 2,5—3,5.

На рис. 1У-7 представлены индикаторная диаграмма трехступенчатого сжатия при одинаковой степени сжатия в каждой ступени (рис. 1У-7, а) и изображение этого процесса на Т—5-диаграмме (рис. 1У*7, б). При