ЛЕКЦИЯ №14. Расчёт и проектирование роторно-лопастных компрессоров. Особенности работы и проектирования ротационных компрессоров; определение основных размеров и мощности роторно-лопастного компрессора; профилирование роторов; расчёт роторно-лопастного компрессора.

13.1. Особенности работы ротационных компрессоров

Для всех объёмных компрессоров производительность зависит от размеров объёмов, замыкаемых после всасывания, от скорости переноса этих объёмов со стороны всасывания на сторону нагнетания и от коэффициента подачи компрессора, равного отношению действительной и теоретической подач. При этом степень повышения давления влияет только на коэффициент подачи и на мощность привода компрессора. Коэффициент подачи зависит от степени повышения давления компрессора, от величины потерь на всасывании, от нагревания воздуха при попадании в замыкаемый объём и от величины утечек воздуха со стороны нагнетания в сторону всасывания.

Принципиально способ определения коэффициента подачи для всех объёмных компрессоров мог бы выполняться так же, как и для поршневого пускового компрессора с выделением тех же составляющих коэффициента подачи и при соответствующей поправке на геометрию заполняемых объёмов. В то же время сложности геометрических форм освобождаемых объёмов, а также особенности основных параметров и рабочих процессов ротационных объёмных компрессоров являются причиной специфического подхода к определению коэффициента подачи, при котором его связывают в основном с величиной утечек. Нужно сказать, что для ротационных компрессоров этот фактор является основным при оценке коэффициента подачи, поэтому такой подход к его определению вполне оправдан.

Учитывая относительное упрощение определения коэффициента подачи, можно сказать, что задача определения геометрических размеров объёмных компрессоров в основном сводится к установлению зависимости между величинами замыкаемыми объёмами компрессоров, скоростью их переноса со стороны всасывания на сторону нагнетания и величиной подачи компрессора. Величины же замыкаемых объёмов зависят от особенностей геометрии рабочих органов компрессоров и от условий их взаимодействия с парными органами или корпусом. Учёт степени повышения давления при конструировании роторно-лопастного компрессора может быть связан разве что с прочностью роторов, валов и шестерен, а также с выбором зазоров, влияющих на величину утечек.

Как уже говорилось ранее, роторно-лопастные компрессоры (РЛК) являются неохлаждаемыми одноступенчатыми машинами с внешним сжатием, в которых увеличение давления нагнетания происходит за счёт поступления всё новых порций воздуха в нагнетательный ресивер, в результате чего в нём возрастает концентрация молекул в единице объёма, а это и приводит к росту давления. Сам процесс происходит с обратными протечками воздуха из полости нагнетания в переносимый объём с последующим удалением объёма, заполненного смесью свежего и ранее сжатого воздуха, в объём нагнетательного ресивера за счёт внедрения зуба сопряжённого ротора во впадину, заполненную такой смесью. Считается, что процесс повышения давления в переносимом объёме происходит относительно быстро, практически при постоянном объёме камеры (по изохоре). В действительности это не совсем так, и реальный показатель политропы сжатия для обычных режимов работы РЛК примерно равен 1,9…3,5. В этом случае идеальный цикл роторно-лопастного компрессора можно представлять в виде обычного политропного цикла с соответствующим показателем политропы. Соответственно можно рассчитывать мощность привода этого компрессора, используя для этого понятие о его адиабатном КПД.