Перемещение и сжатие газов

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – шатун; 6 – ползун (крецкопф); 7 – кривошип; 8 – маховик; 9 – промежуточный холодильник

г) Двухступенчатый с дифференциальным поршнем (поршнем переменного сечения). Имеет возможность в одном цилиндре производить две или более ступеней сжатия.

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – шатун; 7 – кривошип; 8 – маховик; 9 – промежуточный холодильник

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Ротационные компрессоры и газодувки

а) Пластинчатые компрессоры

Схема ротационного пластинчатого компрессора:

1 – корпус; 2 – ротор; 3 – скользящие пластины

AB – всасывание; BC – сжатие; CD – нагнетание; DA – расширение газа в «мёртвом» пространстве.

Пластины свободно перемещаются в пазах эксцентрично расположенного ротора. Центробежная сила плотно прижимает пластины к внутренней поверхности.

Давление в одноступенчатом компрессоре 2,5-5 атм. Давление в двухступенчатом компрессоре 8-15 атм.

б) Водокольцевые компрессоры

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Схема ротационного водокольцевого компрессора:

1 – корпус; 2 – ротор; 3 – всасывающее отверстие; 4 – нагнетательное отверстие.

В корпусе эксцентрично расположен ротор с лопатками плоской формы.

Вода отбрасывается при вращении ротора к периферии и образует водяное кольцо, соосно с корпусом компрессора и эксцентрично по отношению к ротору.

Между лопатками и водяным кольцом образуются ячейки, объём которых

изменяется.

Водокольцевые компрессоры часто используются в качестве вакуум-насосов или гузодувок (создают небольшое избыточное давление).

Они носят ещё название компрессоров с жидкостным поршнем (его роль играет водяное кольцо).

в) Ротационные газодувки

Схема ротационной газодувки:

1 – корпус; 2 – барабан (поршень); 3 – всасывающий патрубок; 4 – нагнетательный патрубок

На двух параллельных валах вращаются два барабана. Первый вращается от электродвигателя, второй связан с ним зубчатой передачей с n=1.

При вращении они плотно прилегают друг к другу, образуя две разобщённые камеры. В одной происходит всасывание, в другой нагнетание.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

б) Турбогазодувки

Схема турбогазодувки:

1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – направляющий аппарат; 4 – всасывающий патрубок; 5 – нагнетательный патрубок

Рабочее колесо с лопатками, подобное центробежному насосу. Колесо помещают внутри неподвижного направляющего аппарата, в котором происходит преобразование кинетической энергии вращения газа в потенциальную энергию давления газа.

Направляющий аппарат представляет собой два кольцевых диска, соеденённых между собой лопатками с наклоном, противоположным наклону лопаток рабочего колеса.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

в) Многоступенчатые турбогазодувки

Схема многоступенчатой турбогазодувки:

1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – направляющий аппарат; 4 – обратный канал

Они имеют несколько колёс, закрепленных на одном валу (в количестве 3-4). После каждого колеса газ поступает в направляющий аппарат и обратный

канал, снабжённый неподвижными направляющими рёбрами.

Ширина колеса с увеличением степени сжатия (и уменьшением объёма газа) уменьшается – при постоянном диаметре. Поэтому становится возможным сжатие газов в каждой последующей ступени без изменения скорости вращения и изменения формы лопаток.

Газ в многоступенчатых турбогазодувках не охлаждают. Степень сжатия 3-

3,5.

в) Турбокомпрессоры.

г) Устройство их аналогично турбогазодувкам. Число рабочих колёс

больше и выше скорость вращения (240-270 м/с). Давление нагнетания до 250-

300 атм. Изменяется не только ширина, но и диаметр рабочих колёс. Также

имеется направляющий аппарат и обратный канал. Между группами колёс

часто устанавливают промежуточные холодильники.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Осевые вентиляторы и компрессоры

а) Осевые вентиляторы

Схема осевого вентилятора:

1– корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – рама

Вкорпусе расположено рабочее колесо – пропеллер с лопатками, изогнутыми по винтовой поверхности. Газ перемещается вдоль оси колеса при его вращении.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

КПД их выше, чем у центробежных, так как ниже сопротивление самого вентилятора, меньше потери на трение газа о лопатки. Однако создаваемый напор у них в 3-4 раза меньше, чем у центробежных.

Осевые вентиляторы применяются для перемещения больших количеств газа при незначительном сопротивлении сети. Например, в аппаратах воздушного

охлаждения (АВО).

б) Осевые компрессоры

Схема осевого компрессора:

1 – корпус; 2 – ротор; 3 – лопатки; 4 – направляющий аппарат

На роторе размещены лопатки, имеющие форму винтовой поверхности.

Газ захватывается и перемещается вдоль оси ротора, одновременно участвуя во вращательном движении. Для устранения вращательного движения на внутренних стенках корпуса устанавливают неподвижные лопатки, образующие направляющий аппарат.

Осевые компрессоры применяют при больших подачах (расходах) и относительно невысоких степенях сжатия (3,4-4). Они имеют большое число ступеней (10-20) и работают без охлаждения газа.

Вакуум-насосы

Особенность работы вакуум-насосов – высокая степень сжатия:

P2 1.1атм 22 P1 0,05 атм

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

По этой причине резко снижается производительность и объёмный коэффициент сжатия. Для более полного использования рабочего объёма стремятся свести к минимуму «мёртвый» объём.

Вакуум-насосы делятся:

а) Поршневые «сухие» (газ) и мокрые (газ с жидкостью); б) Ротационные – пластинчатые и водокольцевые;

в) Струйные – пароструйные с промежуточной конденсацией.

Особенность сухих и ротационных вакуум-насосов – перепуск газа из мёртвого пространства. В конце сжатия мёртвое пространство соединяется при помощи золотника с камерой всасывания, газ переходит из мёртвого пространства к всасыв. Давление в мёртвом пространстве падает, и сжатие газа начинается в самом начале хода поршня, что увеличивает производительность и объёмный коэффициент сжатия.

Сравнение и области применения компрессорных машин

Наибольшее распространение получили поршневые и центробежные машины.

Поршневые компрессоры

Используют при малых подачах газа (до 10 тыс. м3/ч) и высоких давлениях (до

100 МПа).

Турбокомпрессоры и турбогазодувки

Преимущества:

1.Получение чистого сжатого газа, не загрязнённого смазкой;

2.Компактность и простота устройства;

3.Равномерность подачи газа, быстроходность;