3.7. Центробежные компрессоры

Центробежные компрессоры по сравнению с поршневыми имеют малые габариты и массу, приходящиеся на единицу производительности, обеспечивают подачу сжатого газа без пульсаций, в них отсутствуют поступательно движущиеся части, а значит, инерционные силы, передаваемые на фундамент, незначительны. Сжатие газа происходит без загрязнения его маслом, т. к. в зоне сжатия нет трущихся пар, смазываемых маслом. По конструктивным особенностям центробежный компрессор экономичен при больших производительностях (более 120 м³/мин).

На рис. 3.9 показана принципиальная схема центробежного компрессора. Центробежные компрессоры имеют несколько ступеней, число которых зависит от требуемой степени сжатия газа. Каждая ступень состоит из рабочего колеса 3, диффузора 4 и направляющего аппарата 5 и по конструкции напоминает устройство центробежного насоса. При вращении рабочего колеса 3 вблизи его оси образуется разрежение, вследствие чего газ поступает по всасывающему патрубку 1. В рабочем колесе под действием центробежных и газодинамических сил, возникающих при обтекании лопастей, происходит повышение давления и скорости газа. В диффузоре 4 скорость снижается, а давление увеличивается. В следующую ступень сжатый газ поступает через обратный направляющий аппарат 5. Пройдя все ступени, газ попадает в выходную улитку 6 и направляется в нагнетательный трубопровод.

Рис. 3.9. Схема трехступенчатого центробежного компрессора: 1 – всасывающий патрубок; 2 – вал; 3 – рабочее колесо; 4 – диффузор; 5 – направляющий аппарат; 6 – выходная улитка; 7 – подшипник

3.8. Осевые компрессоры

Степень сжатия в одной ступени осевого компрессора невелика и составляет  = 1,15...1,35. Поэтому для получения высокого давления осевые компрессоры выполняют многоступенчатыми.

В многоступенчатых осевых компрессорах (рис. 3.10) газ через входной патрубок 1 и конфузор 2 поступает в проточную часть компрессора и перемещается последовательно от лопаток входного направляющего аппарата 3 через группу ступеней сжатия, спрямляющий аппарат 6, диффузор 7 и выходной патрубок 9. Рабочие колеса 4 ступеней вместе с валом, на котором они насажены, образуют ротор, опирающийся на подшипники 8; направляющие аппараты 5 (служащие для частичного преобразования кинетической энергии в потенциальную) вместе с корпусом, в котором они закреплены, — статор.

Входной патрубок 1 служит для равномерного подвода газа к кольцевому конфузору 2, который предназначен для ускорения потока перед входным направляющим аппаратом и создания равномерного поля скоростей и давлений.

Рис. 3.10.Схема осевого компрессора: 1, 9 — патрубки всасывания и подачи; 2 — конфузор; 3 — входной направляющий аппарат; 4 — рабочие лопасти; 5 — направляющие лопатки; 6 — спрямляющий аппарат; 7 — диффузор; 8 — подшипник

4. Вентиляторы

4.1. Конструкции вентиляторов

Центробежный (радиальный) вентилятор по конструкции аналогичен центробежному насосу (рис. 2.3). Это тип вентиляторов — один из наиболее часто используемых в химической промышленности.

Хотя вентиляторы относятся к компрессорным машинам, расчет характеристик вентиляторов допустимо проводить в рамках теории насосов (см. п. 2), исходя из того, что степень сжатия газов в вентиляторах незначительна, т. е. изменением термодинамических параметров газов в них можно пренебречь.

В качестве основных параметров вентиляторов приняты: производительность Q, м³/с; полное давление ∆p = gH, Па; статическое давление ∆p_ст = ∆p – ∆p_дин, Па; эффективная мощность N_эф, Вт; КПД, вычисленные по полному и статическому давлениям соответственно: , .

По предложению ЦАГИ коэффициентом быстроходности вентилятора принято считать частоту вращения вентилятора данного типа, который в режиме максимального КПД подает 1 м³/с газа, создавая условное давление 294 Па 30 кгс/м² (30 кгс/м²294 Па), т. е. для вентиляторов коэффициент быстроходности равен

, (3.1)

где H_опт — оптимальный напор, приведенный к плотности газа 1,2 кг/м³.

Подробнее с особенностями конструкций и рабочими характеристиками центробежных вентиляторов можно ознакомиться по справочникам и каталогам [38–44]. Технические характеристики некоторых вентиляторов и дымососов представлены в табл. 3.1–3.6, а типичная универсальная характеристика (построенная при разных частотах вращения рабочего колеса) центробежного вентилятора — на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Типичная универсальная характеристика центробежного вентилятора (ВВД № 11) при n=var

Таблица 3.1

Технические характеристики вентиляционных агрегатов с центробежными вентиляторами типа ЦП7-40 Тульского котельно-вентиляторного завода (значения полного давления и производительности вентиляторов даны для КПД = 0,5; максимальное значение КПД составляет 0,565)

№ агре-гата	Тип электро-двигателя АО2	Мощность электродвигателя, кВт	Частота вращения, тыс. об/мин	Полное давление, Па	Производительность, тыс. м3/ч	Масса агрегата, кг
5	71–2	22	2,6	3000	9	От 280 до 440
	52–2	13	2,6	3800	3,2
	62–2	17	2,4	2500	8,5
	51–2	10	2,4	3250	3,1
	52–2	13	2,2	2150	7,8
	42–2	7,5	2,2	2700	2,9
	51–2	10	2,0	1750	7,2
	41–2	5,5	2,0	2250	2,6
	42–2	7,5	1,8	1450	6,4
	41–2	5,5	1,8	1800	2,3
6	81–4	40	2,12	3150	14,7	От 445 до 720
	71–4	22	2,12	3850	7
	72–4	30	2,0	2800	14
	62–4	17	2,0	3400	6,7
	71–4	22	1,8	25250	12,5
	61–4	13	1,8	2800	6,1
	62–4	17	1,6	1750	11,2
	52–4	10	1,6	2200	5,4
	52–4	10	1,4	1350	9,8
	51–4	7,5	1,4	1700	4,8
	51–4	7,5	1,2	1000	8,3
	42–4	5,5	1,2	1250	4
8	82–4	55	1,7	3300	23,5	От 830 до 1085
	81–4	40	1,7	4000	9
	81–4	40	1,6	2900	23
	72–4	30	1,6	3700	8,5
	81–4	40	1,5	2600	22
	72–4	30	1,5	3250	7,7
	72–4	30	1,4	2250	20
	71–4	22	1,4	2850	7,4
	72–4	30	1,3	2000	18,5
	62–4	17	1,3	2450	7
	71–4	22	1,2	1650	17,5
	62–4	17	1,2	2100	6,5
	62–4	17	1,1	1400	16
	61–4	13	1,1	1750	6
	61–4	13	1,0	1150	14

Таблица 3.2

Технические характеристики вентиляторов типа Ц6-30 Тульского котельно-вентиляторного завода

№ вентилятора	Производительность, м3/ч	Полное давление при различной температуре перемещаемой среды, Па			КПД	Мощность электродвигателя (синхронный, 300 об/мин)
		20 °С	150 °С	250 °С
5,6	4300	5500	3800	3100	0,6	10
6,3	6200	6800	4800	3900		30
8	12700	11200	7800	6300		55

Таблица 3.3