3. Розрахунок роторно-лопатевого компресора (рлк).

Розрахунок роторно - лопатевого компресора полягає у визначенні діаметра D і довжини l роторів, в обчисленні споживаної потужності N.

Початковими при розрахунку є подача Q і тиск .

Теоретична подача пов'язана з величиною Q залежністю

.

Коефіцієнт подачі при проектуванні приймається в діапазоні 0,65…0,90 з урахуванням очікуваних зазорів, швидкохідності, розмірів.

З другого боку, величину можна виразити через розміри робочої камери компресора:

·l·n·ΔF,

де l - довжина роторів;

n - число обертів ротора;

ΔF - площа поперечного перетину робочої камери компресора (рис. 6.7).

Звичайно величину ΔF виражають через коефіцієнт використання площі поперечного перетину

,

Звідки

Виразимо число обертів n через колову швидкість роторів на діаметрі D:

,

а довжину роторів l через відносну довжину :

Рис. 6.7. Розрахункова схема РЛК

l = Dl_D

Підставивши , n і z у вираз для , отримаємо

,

Звідки

.

Величина для виконаних конструкцій змінюється в межах 0,8…1,7. Меньші значення характерні для компресорів з відносно великими значеннями тиску стиснення (Р_к = 0,13...0,16 МПа).

Коефіцієнт χ залежить від типу роторів і рівний:

для трилопатевих роторів χ = 0,49…0,53;

для дволопатевих роторів χ = 0,53…0,59.

Число обертів ротора складає n=1500…3000об/хв, а колова швидкість U = 25…60 м/сек.

Задавшись значеннями l_D, χ i U обчислюють D. Далі, округляючи D до найближчого значення, з ряду переважних розмірів знаходять довжину роторів і число обертів

За результатами розрахунків у зручному масштабі викреслюємо схему роторно - лопатевого компресора (рис. 6.8)

Рис. 6.8. Cхема РЛК:

1 - вхідний патрубок; 2 - корпус компресора; 3 – ведучий ротор; 4 - нагнітальний патрубок; 5 – ведений ротор; 6 – синхронізаційні шестерні.

Потужність, яка споживається компресором, визначається по відомій формулі

,

Зважаючи на те, що в РЛК внутрішнє стиснення відсутнє, то формулу потужності можна дещо спростити

,

де η_м = 0,75…0,95 – механічний ККД компресора.

4. Розрахунок роторно-пластинчатого компресора (рпк)

Розрахунок роторно-пластинчатого компресора полягає у визначенні розмірів ротора по заданій подачі Q.

Теоретична подача

,

де О,95…0,80 - коефіцієнт подачі компресора.

При виборі значення необхідно врахувати, що відносна величина витоків повітря зростає при зменшенні Q, збільшенні і зменшенні n.

З другого боку можна виразити через розміри компресора (рис.6.9):

,

де f - поперечний перетин найбільшого об'єму всмоктування;

l- довжина ротора;

z- число пластин;

n - число обертів ротора;

λ ≈ 0,95 - коефіцієнт захаращення робочої камери пластинами;

тут S - товщина пластини.

Оскільки визначення f на початковій стадії проектування неможливе, замінимо його

fz=cRe,

звідки

.

Значення коефіцієнта с, який ураховує вплив числа пластин, приведений нижче.

z	2	3	4	5	6	8	10	12	>12
c	9,0	11,3	11,8	12,1	12,2	12,3	12,4	12,5	12,56

Тоді вираз для приймає вигляд

.

Рис. 6.9. Розрахункова схема РПК

Введемо поняття:

Відносний ексцентриситет ;

Відносна довжина .

Число обертів ротора n замінимо коловою швидкістю U:

.

Після підстановки

,

Звідки

.

Значення деяких величин, що входять у вираз для R, складають:

Відносний ексцентриситет е_R = 0,09…0,15 ;

Відносна довжина l_R = 3,0…4,5 ;

Колова швидкість U=10…15 м/сек.

Заданий тиск стиснення забезпечується при проектуванні розташуванням верхньої кромки нагнітального патрубка.

Якщо позначити об’єм робочої камери в кінці всмоктування - , а об’єм в кінці стиснення – V_ст , то

П_к = = ( ) ,

або

= ( ) ⁿ,

оскільки V = f·l.

Звідки

Показник політропи стиснення для роторно-пластинчатих компресорів n=1,6…1,8.

Відношення залежить від величини е, куга між пластинами β, радіусу R і кута повороту робочого об'єму

(тут β виражається в радіанах).

При вираз спрощується:

Для знаходження потрібного кута (тобто кута повороту робочої порожнини, відповідного стисненню до тиску ) краще побудувати залежність (рис. 6.10) і по величині визначити f_cт.

По знайденому обчислюється кут розташування верхньої кромки нагнітального патрубка б:

Рис.6.10. Графік для визначення

За результатами розрахунків у зручному масштабі викреслюємо схему роторно-пластинчатого компресора (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Схема РПК

1 - ротор 2 – всмоктуючий патрубок;; 3 – корпус компресора; 4 - пластина; 5 – нагнітальний патрубок.

Потужність, яка споживається компресором, визначається по відомій формулі

,

де ;

- для випадку роботи компресора на розрахунковому режимі.

Якщо ж компресор працює в не розрахунковому режимі, то