Багатоступінчасте стиснення

Зі збільшенням ступеня стиснення в одному щаблі зростають втрати, пов'язані з стисненням газу у непродуктивному просторі, і зменшується к. к. д. компресора. Крім того, відбувається сильне нагрівання газу і зростає витрата енергії на його стиснення. Якщо відомі величини с та n, то за формулою (7-39), прийнявши λ₀ = 0, можна знайти граничну ступінь одноступінчатого стиснення, при якій продуктивність компресора падає до нуля.

Щоб уникнути надмірного підвищення температури газу і підвищити ефективність роботи компресора, застосовують багатоступінчате стиснення, охолоджуючи газ в проміжних холодильниках між ступенями до температури, можливо більш близької до температури газу, що всмоктується в компресор.

Завдяки невеликому ступеню стиснення в кожній ступені зменшується холостий хід поршня при розширенні газу у непродуктивному просторі і відповідно збільшується об'ємний к. к. д. компресора.

При стисненні газу в двоступінчатому компресорі витрачається менше енергії, ніж при стисненні в одноступінчастому компресорі, що працює в тих же межах тиску.

Зі збільшенням числа ступенів ламана лінія багатоступінчастого стиснення все більш наближається до ізотерми і витрата енергії на стиснення зменшується ще значніше, але при цьому ускладнюється конструкція компресора.

Тому число ступенів стиску в компресорах зазвичай не перевищує семи:

Ступінь стиснення 5 10 80 120 > 120

Число ступенів 1 2 3 4 5-7

Процес стиснення в багатоступінчатому компресорі найбільш економічний, якщо ступеня стиснення на всіх ступенях рівні. З цієї причини, а також з конструктивних міркувань приймається однаковий ступінь стиснення х на всіх ступенях. При n ступенях стиснення вона дорівнює:

,

де р_n та р₀ - кінцевий і початковий тиск газу.

Ротаційні компресори

Пластинчастий ротаційний компресор (рис. 1) має циліндричний ротор 1, який ексцентрично встановлений всередині корпусу 2, забезпеченого водяною сорочкою. У радіальних вирізах ротора вільно ковзають пластини 3. При обертанні ротора пластини під дією відцентрової сили висуваються з прорізів і ковзають по внутрішній поверхні корпусу, утворюючи замкнуті камери. Об’єм камер збільшується зліва від вертикальної осі корпусу і зменшується праворуч від неї. Відповідно цьому газ засмоктується через патрубок 4, потім стискається і нагнітається через патрубок 5. Абсолютний тиск стиснення в одноступінчатих пластинчастих компресорах - до 5 кгс/см², в двоступеневих - до 15 кгс/см².

Рис. 1. Схема пластинчастого ротаційного компресора:

1 - ротор; 2 - корпус; 5 - ковзаючі пластини; 4 - всмоктувальний патрубок; 5-нагнітальний патрубок.

Ротаційний однокільцевий компресор (рис. 2) складається з корпусу 1 і ексцентрично встановленого в ньому ротора 2 з лопатками (зірочки). Перед пуском корпус майже наполовину заповнюється водою, яка при обертанні ротора відкидається до стінок корпусу, утворюючи біля них обертається рідинне кільце. Внаслідок ексцентричності ротора простір, не заповнений рідиною, ділиться лопатками ротора на ячейки неоднакового об’єму. В ячейках, об’єм яких збільшується при обертанні ротора, газ засмоктується через отвір 3, потім стискається в ячейках із зменьшуючимся об’ємом і виштовхується через отвір 4 (отвори 3 і 4 на рис. заштриховані). Патрубки для входу і виходу газу розташовуються на торцевих кришках компресора.

Водокільцеві компресори створюють невеликий надлишковий тиск (до 1 кгс/см²) і частіше використовуються в якості вакуум-насосів.

Рис. 2. Схема водокільцевого ротаційного компресора:

1 - корпус; 2-ротор; 3 - всмоктуючий отвір; 4 - нагнітаючий отвір.