Основные понятия, типы компрессоров

Основное назначение компрессоров состоит в сжатии газов и перемещении их к потребителям по трубопроводным системам.

Компрессоры, применяемые для отсасывания газа из емкостей с вакуумом, сжимающие газ до атмосферного или несколько большего давления, называют вакуум-насосами.

Основными величинами (параметрами) характеризующими работу компрессора, являются объемная подача Q ( исчисляется обычно при условиях всасывания), начальное p₁ и конечное p₂ давления или степень повышения давления , частота вращения и мощность N на валу компрессора.

Компрессоры соответственно способу действия можно разделить на три основные группы: лопастные, объёмные и струйные.

При классификации по конструктивному признаку лопастные компрессоры подразделяются на центробежные и осевые, а объемные на поршневые и роторные. Возможно разделение компрессоров на группы в зависимости от рода перемещаемого газа, вида привода, назначения компрессора.

Центробежные компрессоры

Основные сведения и классификация центробежных компрессоров

Турбокомпрессоры составляют труппу центробежных воздуходувных машин, служащих, как и поршневые компрессоры для сжатия газа до 1,5 – 10 ати.

Принцип действия этих воздуходувных машин такой же, как и центробежного насоса. Разница в том лишь, что в данном случае рабочим телом является газ (воздух). Если же сжатие газа доводится до 3 ати, то мы имеем турбовоздуходувки; если же сжатие газа доводится от З до 10 aти, то это будет турбокомпрессор (центробежный компрессор). В турбовоздуходувках сжимаемый газ (воздух) не охлаждается, а в компрессорах охлаждается.

Главной частью этих машин также является рабочее лопастное колесо, при вращении которого газу сообщается кинетическая энергия, преобразующаяся затем в энергию давления.

При значительно меньшем объемном весе газа, сравнительно с капельной жидкостью, повышение давления в одном колесе получается небольшое, порядка 1,2 – 1,3 ат. Для получения' большего сжатия газа применяются многоколесные или многоступенчатые турбовоздуходувки и центробежные компрессоры.

Уравнение Эйлера справедливо и для центробежных воздуходувных машин.

Из данного выражения теоретического напора следует что для получения больших давлений требуются большие окружные скорости. Обычно же окружная скорость колес 150-200 м/сек и только для колес, изготовленных из специальных сортов стали, допускается до 400 м/сек.

Кроме этого, сжатие газа сопровождается преобразованием части механической работы сжатия в тепловую энергию. Все это вызывает необходимость применения охлаждения (водяного или воздушного) компрессоров при высокой степени сжатия или устройство их многоступенчатыми. Необходимое число ступеней (колес) определится из условия, что в каждом колесе должно быть одинаковое увеличение давления, а именно: при увеличении давления от начального p₁ до конечного р_к должно быть равенство:

, (1)

откуда, перемножив эти отношения, получим

. (2)

Логарифмируя это выражение и делая преобразование, получим формулу для определения требуемого числа ступеней

. (3)

Мощность на валу центробежного компрессора или турбовоздуходувки может быть определена, исходя из адиабатного процесса, по формуле

, (4)

где Q - производительность в м³/сек;

η_ад - полный адиабатный к.п.д., равный отношению адиабатной работы сжатия к работе на валу компрессора;

К - показатель адиабаты.

Для химической промышленности в основном изготовляются 3-, 5- и 7- ступенчатые центробежные компрессоры марки ТК с диаметром колес от 700 до 1300 мм.

В сравнении с поршневыми машинами турбокомпрессоры (центробежные компрессоры) имеют более низкий к.п.д. Однако они имеют ряд следующих преимуществ: простота и легкость, конструкции, надежность работы, малые габариты, уравновешенная работа при непрерывной подаче газа, отсутствие загрязнения газа, удобство и простота эксплуатации. Благодаря указанным преимуществам они получили широкое распространение в промышленности.