3.3. Відцентрові машини

Принцип дії й теорія відцентрових машин для стиснення і переміщення газів аналогічні принципу дії й теорії відцентрових насосів.

Вентилятори. Відцентрові вентилятори умовно діляться на: вентилятори низького тиску (р < 10³ н/м²), середнього тиску (р = 10³ - 310³ н/м²) і високого тиску (р = 310³ — 10⁴ н/м²).

У спіралеподібному корпусі 1 вентилятора (рис.5) обертається робоче колесо (барабан) 2 з більшою кількістю лопаток. Відношення ширини лопатки до її довжини залежить від тиску, що розвивається, і є найменшим для вентиляторів високого тиску. Газ надходить по осі вентилятора через патрубок 3 і виділяється з корпуса через нагнітальний патрубок 4.

Рис. 5. Схема вентилятора низького тиску:

1- корпус; 2- робоче колесо; 3-всмоктувальний патрубок; 4-нагнітальний патрубок.

Лопатки вентиляторів звичайно виконують загнутими вперед (кут > 90°, див. рис.3.4), або загнутими назад ( < 90)° за напрямом обертання колеса. Біля лопаток, загнутих уперед, заданий напір одержують при меншій окружній швидкості колеса, відповідно - при меншому його діаметрі, ніж біля лопаток загнутих назад; однак гідравлічний опір останніх нижчий. Робочі колеса вентиляторів низького й середнього тиску, що володіють більшою продуктивністю, мають відносно більшу ширину. Для того щоб забезпечити міцність і твердість широких колес, окружну швидкість їх необхідно обмежити (не більше 30-50 м/сек). Тому робочі колеса таких вентиляторів виготовляють із лопатками, загнутими вперед =(120-150°), незважаючи на зниження гідравлічного ккд  _г вентилятора.

У вентиляторів високого тиску, що володіють меншою продуктивністю, ширина колес відносно невелика. Тому їхні лопатки звичайно загнуті -назад.

Характеристики відцентрових вентиляторів, як й інших відцентрових машин для переміщення й стиснення газів, подібні до характеристик відцентрових насосів (див. рис. 3.6).

Робочий режим встановлюється за точкою перетину характеристики відцентрового вентилятора з характеристикою мережі (див. рис. 3.8).

Турбогазодувки. У корпусі 1 турбогазодувки (рис.6) обертається робоче колесо 2 з лопатками, подібними до лопаток відцентрового насоса. Колесо звичайно поміщають усередині напрямного апарата 3, у якому відбувається перетворення кінетичної енергії газу в потенційну енергію тиску. Напрямний апарат являє собою два кільцевих диски, з'єднаних між собою лопатками з нахилом, протилежним нахилу лопаток робочого колеса. Газ надходить у турбогазодувку через патрубок 4 і виходить із нагнітального патрубка 5.

Одноступінчасті турбогазодувки мають на валу одне робоче колесо. Якщо на валу турбогазодувки встановлені кілька колес, то такі турбогазодувки називаються багатоступінчатими.

Рис. 6. Схема турбогазодувки:

1-корпус; 2-робоче колесо; 3-напрямний апарат; 4-всмоктувальний патрубок;

5-нагнітальный патрубок.

Багатоступінчата турбогазодувка (рис. 7) має в корпусі 1 декілька (як правило 3-4) робочих колеса 2. Газ, пройшовши через перше колесо, надходить у направляючий апарат 3 і зворотний канал 4, по якому підводить до наступного колеса. Зворотний канал 4 обладнаний нерухомими напрямними ребрами, за допомогою яких газу надається заданий напрямок і швидкість.

Діаметри робочих колес багатоступінчатої турбогазодувки постійні, але ширину їх відповідно до зміни обсягу газу під час стиснення зменшують у напрямку від першого колеса до останнього. Таким чином досягається можливість стиснення газу в кожному наступному щаблі без зміни швидкості обертання й форми лопаток робочих колес,

Рис. 7. Схема багатоступінчатої турбогазодувки:

1-корпус; 2-робоче колесо; 3-напрямний апарат;4-зворотний канал.

Ступінь стиснення в турбогазодувках не перевищує 3-3,5, тому газ у турбогазодувках не охолоджують.

Турбокомпресори. Для одержання більше високих ступенів стиснення, ніж у турбогазодувках, застосовують турбокомпресори, за конструкцією аналогічні багатоступінчатим турбогазодувкам. Однак для підвищення тиску нагнітання в турбокомпресорах, на відміну від турбогазодувок, збільшують число робочих колес і змінюють їх розміри (у тому числі й діаметр) або збільшують швидкість обертання колес. Окружні швидкості робочих колес турбокомпресорів досягають 240-270 м/сек і більше залежно від міцності матеріалу колес, а тиск нагнітання - (2,5-3,0) 10⁶ н/м² (25-30 ат).

У турбокомпресорах по мірі переходу до щаблів більше високого тиску зменшується не тільки ширина, але й діаметр робочих колес, однак пристрій для перетворення кінетичної енергії газу у потенційну енергію тиску (напрямний апарат) і пристрій для підведення газу до наступного щабля стиснення (зворотний канал) принципово не відрізняються від застосовуваних у турбогазодувках.

Робочі колеса турбокомпресорів часто секціонують, розміщаючи їх у двох або трьох корпусах. У зв'язку зі значним ступенем стискання газу в турбокомпресорах і відповідному збільшенні температури газу виникає необхідність в охолодженні стисненогогозу, що здійснюють чи шляхом подачі води в спеціальні канали усередині корпуса, чи у виносних проміжних холодильниках. Охолодження газу в холодильниках, встановлених між групами не охолоджуваних колес, більш ефективне й полегшує очищення поверхні теплообмінника.