1. Компрессоры динамического действия. Способ сжатия газа. Типы.

Турбокомпрессоры.

Турбокомпрессор является компрессором динамического действия, в котором воздействие на поток сжимаемого газа осуществляется вращающимися решетками лопаток. Наибольшее применение находят центробежные компрессоры, являющиеся радиальными турбокомпрессорами, в которых поток во вращающихся решетках лопаток в меридиальной плоскости направлен от центра к периферии. Вращающийся элемент ступени турбокомпрессора, включающий решетку лопаток, передающий энергию потоку газа называется рабочим колесом. Основные элементы рабочее колесо 1 с лопатками 4 и диффузор 2. Вращаясь с большой скоростью колесо увлекает собой газ, сообщая ему кинетическую энергию. Под действием центробежной силы газ выбрасывается в диффузоры, где кинетич энергия переходит ав энегрию давления. Совокупность диффузоров – направляющий аппарат 5. При стекании газа под действ центроб силы с рабочего колеса у его оси образ разряжение, благодаря чему созд непрерывный поток газа через всасывающий патрубок 6. Газ удаляется в нагнетательный патрубок 8. По ходу сжатия давление газа увелич а объём уменьшается, поэтому уменьш ширина и диаметр рабочих колес.

Осевой компрессор – это турбокомпрессор, в котором проток во вращающихся решетках лопаток в меридиональной плоскости имеет в основном осевое направление. Основными частями осевого компрессора являются ротор 1 с рабочими лопатками 2 и корпус 4, к внут. пов-ти которого прикреплены направляющие лопатки 3 и 5. При вращении газ поступательно перемещается в осевом направлении справа налево, участвуя одновременно во вращательном движении. Каждый поперечный ряд рабочих лопаток 2 и соседний ряд направляющих лопаток 3 образует одну ступень. Кинетическая энергия, сообщаемая рабочими лопатками, превращается при проходе газа через направляющие лопатки в энергию давления. Газ поступает через патрубок 6 и сжатый удаляется через патрубок 7. Высота лопаток уменьшается, тк давление газа повышается, а его объём уменьшается. При уменьшении высоты лопаток снижается КПД ступени, поэтому в некоторых случаях 3-4 последние ступени заменяются на центробежную ступень.

2. Характеристики центробежных компрессоров. Рабочая точка.

Характеристиками центробежных компрессоров являются зависимости давления нагнетания p₂ (или отношения давлений в компрессоре), мощность на валу N_В и КПД  от объемной производительности V компрессора при постоянной частоте вращения n рабочего колеса. Эти характеристики строятся на основе испытания машины. Кривая зависимости p₂ от V (см. рис. 1) имеет максимум, левее которого располагается область неустойчивой работы машины  помпажа, характеризующаяся последовательно нагнетанием газа в сеть и выбрасыванием газа из сети на всасывание.

Рис. 1. На кривой зависимости  от V имеется экстремальная точка, соответствующая паре конкретных значений p₂ и V , при которых машина работает с максимальным КПД  = _мах .

Рабочая точка машины находится как точка пересечения характеристики сети и компрессора. Поэтому в этой точке совпадают подача и давление компрессора и сети. На рис. 1 это точка А , мощность нам валу компрессора при этом N_ВА , производительность  V_А , КПД  _А . Желательно чтобы в рабочей точке КПД машины был максимальным. На одном графике могут быть даны характеристики для одной или нескольких частот вращения n одной машины. Такое семейство кривых называется универсальной характеристикой машины. Пересчет характеристик центробежных компрессоров проводится по следующим законам:

n/n_i = V/V_i = (p/p_i)^1/2 = (N_В/N_Вi)^1/3.

Достоинствами центробежных компрессоров по сравнению с поршневыми является их простое устройство и надежность действия, компактность, меньший вес и занимаемая площадь, более легкие фундаменты, непрерывность и равномерность объемной производительности, возможность непосредственного соединения с электродвигателем, более низкая стоимость и легкость обслуживания. Отсутствие внутренней смазки и, следовательно, загрязнения газа маслами часто определяет выбор именно этого типа компрессоров в химико-фармацевти­ческой промышленности.

По объемной производительности они относятся к крупным компрессорам низкого и среднего давления. При малых производительностях КПД машины снижается, возможно попадание в область помпажа (рис. 1).

3. Охлаждение компрессоров. Основные требования.

При сжатии газа и вследствие трения деталей компрессора выделяется большое количество теплоты. Температура сжатого воздуха в конце каждой ступени сжатия (как было ранее отмечено) должна быть не выше 170С. Правильный режим охлаждения имеет большое значение для надежной и безопасной эксплуатации компрессорной установки, снижения энергозатрат и увеличения объемной производительности. Непосредственное охлаждение корпуса компрессора подачей воды в специально выполненные в нем полости (внутреннее охлаждение) обычно недостаточно, поэтому газ дополнительно охлаждается в специальных охладителях (выносное охлаждение), которые устанавливаются между ступенями и после последней ступени (концевой холодильник). Выделим основные требования к процессу охлаждения.

1. Подвод охлаждающей воды к корпусу компрессора, к промежуточному охладителю должен быть выполнен снизу, а отвод нагретой воды  сверху.

2. Система охлаждения компрессора должна иметь видимый контроль подачи воды ко всем охлаждаемым частям машины или быть оборудована автоматической сигнализацией.

3. Температура сжатого воздуха после охлаждения в промежуточном охладителе не должна превышать температуру охлаждающей воды более чем на (12  15) [t_{ВОЗдух2}  t_ВОда2  (12  15)С].

4. Температура нагретой воды после охлаждения компрессора не должна превышать 40С (t_вода2  40С). Нормальный нагрев (перепад температуры) охлаждающей воды (10  15)С [t_вода2 – t_вода1 = (10  15)С]. Температуру охлаждающей воды следует измерять до и после каждой охлаждаемой части компрессора.

5. Вода, применяемая для охлаждения компрессора не должна содержать механических примесей (ила, песка, и т. п.) и не должна быть слишком жесткой.