Ротационные, винтовые и гидровлические компрессоры Исполнитель

РОТАЦИОННЫЕ, ВИНТОВЫЕ И ГИДРОВЛИЧЕСКИЕ КОМПРЕССОРЫ

1. Ротационные пластинчатые компрессоры

Ротационные пластинчатые  компрессоры по принципу действия аналогичны  поршневым: сжатие  воздуха в них происходит в результате уменьшения объема рабочих камер при вращательном движении ротора.

{spoiler=Продолжать Читать}

Ротационный компрессор имеет ротор, помещенный эксцентрично в цилиндрическом корпусе. Ротор закреплен на валу ,вращающемся в подшипниках, которые расположены в двух торцовых крышках, не показанных на схеме. В теле ротора по всей длине имеются радиальные или наклонные в сторону вращения пазы, в которые свободно вставлены тонкие пластины.

В связи с повышенными потерями энергии на трение и худшими условиями отвода тепло по сравнению с поршневыми в ротационных компрессорах процесс сжатия совершается с показателем политропы сжатия n=1,4¸1,5.

Работа и мощность  ротационного компрессора определяется по формулам, полученным для компрессора, но значение к.п.д. компрессора  принимается меньшим (h_из= 0,5).

Производительность  ротационных компрессоров регулируется автоматическим  закрыванием всасывающего патрубка.

 Достоинством ротационных компрессоров является:  быстроходность, малые вес и габариты, более равномерная подача воздуха, по сравнению с поршневыми компрессорами, отсутствие всасывающего и нагнетательного клапанов. К недостаткам их  относятся: более низкий к.п.д. и коэффициент подачи, сложность изготовления, быстрый износ, более высокая конечная температура воздуха и больший расход масла для смазки цилиндра.

Винтовые компрессоры

В последние годы в Швеции, Англии т США получили распространение винтовые компрессоры, развивающие давление воздуха до 8-10 аmа и имеющие  производительность до 850 м³/мин.

Винтовойкомпрессоримеет два винтовых ротора, размещенных в цилиндрических расточках корпуса. Один ротор имеет выпуклые, а другой –вогнутые боковые поверхности зубьев. Роторы, находясь в зацеплении, вращаются в противоположных направлениях. Наличие пары зубчатых колес, синхронизирующих вращение роторов, исключает соприкосновение  вращающихся деталей, а следовательно, и необходимость в смазке.

Воздух проходит через машину в диагональном направлении, поступая  через всасывающий патрубок в винтовые впадины роторов  и далее в нагнетательный  патрубок. Сжатие воздуха происходит вследствие уменьшения объема рабочей полости, образованной поверхностью расточки корпуса, плоскостью торцовой крышки корпуса и винтовой поверхностью впадин ротора, в которую входит сопряженный зуб другого ротора.

К достоинствам винтовых компрессоров относятся: малый вес,малые габариты, быстроходность, отсутствие клапанов, равномерность подачи воздуха, отсутствие смазки, высокий к.п.д. и простота конструкции.

Винтовые компрессоры при давлении до 8 ama и производительности до 400-500 м³/мин могут с успехом конкурировать с поршневыми и даже с трубокомпрессорами.

ТРУБОКОМПРЕССОРЫ

Принцип действия и характеристика турбокомпрессора

Турбокомпрессорами называют турбомашины центробежного  типа, служащие для повышения давления воздуха свыше 3 amи.  По принципу действия   турбокомпрессоры  аналогичны центробежным насосам  и вентиляторам. Воздух в турбокомпрессорах сжимается под  действием  аэродинамических сил, возникающих при взаимодействии лопаток врущегося рабочего колеса и потока воздуха.

Воздух, засасываемый в каналы рабочего колеса первой ступени, увлекается во вращательное движение с большой скоростью и по выходе из колеса поступает в неподвижный кольцевой канал – диффузор ,а затем по перепускным каналам  корпуса подводится к всасывающему отверстию колеса второй ступени.  Плоский безлопаточный кольцевой диффузор или заменяющий его в некоторых конструкциях лопаточный направляющий аппарат служат для уменьшения скорости воздуха, выходящего из рабочего  колеса с большой скоростью . при уменьшении  скорости давление воздуха возрастает вследствие перехода кинетической энергии в потенциальную энергию давления. Выражая давление в н/м² и учитывая зависимость между давлением р и теоретическим напором Н_т¥в м воздушного столба, получим приращение давления в одном колесе турбокомпрессора.

Следует отметить, что с повышением давления уменьшается объем воздуха, что вызывает необходимость уменьшается объем воздуха, что вызывает необходимость уменьшения диаметра и ширины рабочих колес турбокомпрессора по мере сжатия воздуха в ступенях.

Теоретическую характеристику турбокомпрессора можно построить, используя уравнение. Характеристики строя для  каждого колеса в отдельности, а затем суммируют приращения давления при одинаковых весовых производительностях и получают теоретическую характеристику турбокомпрессора.

Действительная характеристика строится на основании данных, полученных при испытании турбокомпрессора.

Характеристика турбокомпрессора может быть изменена понижением давления засасываемого воздуха, что достигается дросселированием во   всасывающем патрубке или изменением скорости вращения вала турбокомпрессора.

При дросселировании объем разреженного всасываемого воздуха и степень повышения его  давления в компрессоре остаются постоянными, что приводит к понижению конечного давления воздуха.

Работа турбокомпрессора на сеть

 Как известно из теории турбомашин, на работу турбокомпрессоров влияет внешняя сеть, под которой понимают сложный трубопровод с присоединенными к нему потребителями сжатого  воздуха.

Режим работы турбокомпрессорной установки определяется пересечением характеристик турбокомпрессора и воздухопроводной сети.

Характеристика воздухопроводной сети зависит от характеристики ее по сопротивлениям, характеристики по утечкам сжатого воздуха и характеристики всех работающих воздухоприемников.

 Построение характеристики воздухопроводной сети является более сложной задачей, чем построение характеристики трубопровода вентиляторной или насосной установки.

Рабочий режим турбокомпрессорной установки при максимальном числе воздухоприемников, расходующих воздух из сети, изобразится точкой В.

При  выключении потребителей расход воздуха уменьшается. Что приводит к смещению точки рабочего режима по характеристике компрессора влево. В точке К, являющейся критической, компрессор будет  иметь давление воздуха р_к и  производительность V_к.

Если расход воздуха будет продолжать уменьшается, то рабочий режим должен переместиться левее критической точки К. при этом давление воздуха станет  меньше максимального р_к, имеющегося в сети. При отсутствии обратного  клапана  воздух из сети устремится через каналы рабочих колес работающего  компрессора в атмосферу, что приведет к резким сотрясениям трубопровода и машины, отрицательного клапана рабочий режим переместится източку К в точку А, соответствую холостому ходу компрессора..

Большинство турбокомпрессоров, применяемых в горной промышленности, имеет характеристики с  большой зоной неустойчивой работы, поэтому для лучшего приспособления их к изменяющимся условиям работы  на сеть  и защиты от  помпажа их снабжают довольно сложной системой регулирования.

Тепловой процесс, мощность и регулирование турбокомпрессоров

Охлаждение сжимаемого воздуха в турбокомпрессорах в основном вызывается необходимостью уменьшения затрачиваемого работы и, следовательно, повышения экономичности работы их.

Рабочий процесс турбокомпрессора можно изобразить энтропийной диаграммой, если в координатах T- S нанести величины температур и давлений воздуха, измеренные в отдельных ступенях.

При внутреннем охлаждении воздуха в каждой ступени сжатия изменение его  состояния изобразится  ломаной линией АБ. Линия АД на диаграмме изображает процесс адиабатного сжатия, а линия АЕ- процесс сжатия  с подогревом  воздуха за счет теплоты при отсутствии охлаждения воздуха в компрессоре.

Регулирование рабочего режима  турбокомпрессора применяется для сохранения давления воздуха постоянным независимо от производительности и для предотвращения работы турбокомпрессора в неустойчивой зоне характеристики.  

{/spoilers}