книги из ГПНТБ / Семидуберский, М. С. Насосы, компрессоры, вентиляторы учебник

достигает семи, можно сжимать воздух до нескольких сот ат­

мосфер.

В практике наиболее распространены двухступенчатые ком­ прессоры (рис. 116). Индикаторная диаграмма (рис. 117) теорети­ ческого процесса сжатия в двухступенчатом компрессоре показы­ вает, что благодаря промежуточному охлаждению между I к II ступенями работа, затрачиваемая на приведение в действие ком­ прессора, значительно меньше той, которая требуется, чтобы при­

р

5 4" 4 4'

вести в действие одноступенчатый компрессор с таким же конеч­ ным давлением р2. После / ступени воздух занимает объем Ѵ2 (между точками 3" и 3). В результате охлаждения его объем уменьшается до Ѵ '2 (между точками 3" и 3'), и в таком состоянии воздух всасывается во II ступень. В I ступени, ввиду малого про­ межуточного давления, процесс допускается близким к адиабате 2—3. Однако во II ступени процесс ведется по политропе 3'—4. Заштрихованная площадь показывает, насколько экономична ра­ бота при двухступенчатом сжатии, по сравнению с одноступенча­ тым сжатием до того же конечного давления /72-

Диаграмма 1—2—3—3" представляет теоретическую диаграм­ му рабочего процесса в ступени низкого давления, а диаграмма 3"—3'—4—5— в ступени высокого давления.

Диаграмма действительного рабочего процесса (рис. 118) воздушного двухступенчатого компрессора может быть получена

14Ѳ

§ 66. Степень повышения давления

Отношение конечного давления р2 к начальному р{ в цилиндре называется степенью повышения давления. Степень повышения давления г = р21р\ показывает, во сколько раз возрастает давление воздуха в цилиндре.

Вмногоступенчатом компрессоре степени повышения давления

вкаждом цилиндре принимаются одинаковыми, так как при этом

степень повышения давления, то конечное давление в первом цилиндре р2 = Рі&, во втором цилиндре рз~р2Ъ= Ріг2 и в третьем цилиндре рі = р3г = ріг3.

При г цилиндрах конечное давление.

Л+1 =/>]**>

откуда степень повышения давления в каждом цилиндре

(76)

Например, если в трехступенчатом компрессоре нужно получить давление р2+і=64-105 Н/м2, то необходимая степень повышения давления

в = V 64/1 = 4.

Таким образом,

/>! — 1 • ІО5 Н/м2, р 2 = 4- ІО5 Н/м2,' р 3= 16 • 10Г’ Н/м2,

p t = 64 • ІО5 Н/м2.

Следует учесть, что «объем газа в каждой последующей ступени меньше, чем в предыдущей. Поэтому и объемы последующих ци­ линдров должны быть меньше объемов предыдущих, а именно: отношение объемов цилиндров

Чем больше количество ступеней с промежуточным охлажде­ нием, тем процесс ближе к изотермному. Однако одновременно усложняется конструкция компрессора.

В зависимости от конечного давления число ступеней компрес­ сора обычно находится в следующих пределах:

141

Вотдельных случаях значительно отступают от этих пределов.

Вкомпрессорах специального назначения допускаются боль­ шие пределы е, поэтому в качестве смазки применяется вода или

специальные эмульсии.

Компрессорные смазочные масла имеют температуру вспышки не выше (220-:-260)° С. При 8-кратном повышении давления в ци­ линдре температура в конце сжатия достигает (220-:-170)°С и становится опасной. Электрические разряды невысокого потен­ циала, возникающие в проточной части компрессора, могут выз­ вать возгорание нагара и затем (при достаточной концентрации масляных паров в воздухе) —взрыв компрессора. По приведенным соображениям величина степени повышения давления в одном ци­ линдре компрессора ограничивается 5-:-5,5.

Пример. Многоступенчатым компрессором нужно подавать сжатый воздух

при давлении 160-105 Н/м2. Распределить давления между ступенями.

Р е ш е н и е . Принимаем начальное давление рі = 1-105 Н/м2. При наивыгод­ нейшем числе ступеней г= 4 степень повышения давления определяется по (76):

Таким образом, давления между ступенями распределяются так:

I ступень — р і = 1 • ІО5 Н/м2; р 2 = 3,56 • ІО5 Н/м2;

II ступень -- р 2 = 3,56 • ІО5 Н/м2; р 3 = 12,6 ■ІО5 Н/м-;

III ступень— рз = 12,6 ■ІО5 Н/м2; р4 = 45 • К)5 Н/м2;

IV ступень — />4 = 45 • ІО5 Н/м2; р-0 = 160 • ІО5 Н/м2.

§ 67. Производительность поршневых компрессоров

Производительностью компрессора называется количество подаваемого им воздуха (газа) за единицу времени, пересчитан­ ное на состояние газа при входе в компрессор.

Объем сжатого воздуха, подаваемого компрессором, меньше объема, занимаемого этим воздухом при атмосферном давлении. Но поскольку масса воздуха при сжатии не изменяется, то произ­ водительность компрессора можно выразить и в объеме воздуха при рат, и в объеме воздуха при конечном давлении. Так как объем воздуха может измеряться по объему цилиндра I ступени, то про­ изводительность поршневых компрессоров выражают в объеме воздуха при рат .

Поэтому теоретическая производительность компрессора про­ стого действия определяется, как и для поршневого насоса, по формуле

142

где F — площадь поршня, м2;

S — ход поршня, м;

п— число двойных ходов поршня в минуту (частота вращения вала), об/мин.

Однако действительный объем воздуха, всасываемого и нагнетае­ мого компрессором, отличается от полезного объема цилиндра, т. е. от объема, описываемого поршнем, вследствие нагревания воздуха при всасывании, недостаточной плотности поршня, саль­ ников и клапанов, а также потери части сжатого воздуха во время нагнетания его. Действительное количество подаваемого воздуха в единицу времени определяется обычно непосредственным измере­ нием методом наполнения емкости (резервуара) или же при помо­ щи насадков.

Действительный объем воздуха, подаваемый компрессором,

называется коэффициентом подачи или степенью наполнения комп­ рессора.

Коэффициент подачи меньше объемного коэффициента на

(4-ь5) %, т. е. цѵ=т)о — (0,04-т-0,05).

Величина объемного к. п. д. зависит не только от величины мертвого пространства, но и от степени повышения давления рчІР\- В самом деле, если конечное давление рг повысится, то при всасы­ вающем ходе поршня расширение оставшегося в мертвом прост­ ранстве воздуха до давления всасывания произойдет при большом V расш (см. рис. 111). В результате этого уменьшится полезный ход поршня, и, следовательно, снизится объемный к. п. д. компрессора. Численное значение объемного к. п. д. можно подсчитать не толь­

п— показатель процесса расширения в мертвом про­ странстве.

Взависимости от характера сжатия численное значение коэф­

143

где F — площадь поршня, м2;

f — площадь штока поршня, м2; S — длина хода поршня, м;

п — число двойных ходов поршня в минуту; т]0 — коэффициент подачи компрессора [см. (79)].

Обычно принимают отношение хода поршня к его диаметру

S/£>< 2.

Средняя скорость поршня

с= Sn /30

втихоходных компрессорах составляет иногда около 1 м/с, а в бы­ строходных доходит до 4 м/с.

Как видно из (81) и (82) производительность компрессоров

определяется по объему цилиндра (FS) независимо от парамет­ ров воздуха. Это удобно для сравнения компрессоров с разными параметрами сжатого воздуха.

Пример. Определить производительность поршневого компрессора двойного

§ 68. Мощность порш невого компрессора простого действия

Действительный процесс сжатия воздуха в компрессоре при­ ближается к политропному.

Мощность политропного сжатия, Вт

Мощность на валу компрессора отличается от мощности поли­ тропного сжатия на величину механических потерь.

144

Расход мощности на приведение в действие компрессора при политропном сжатии, кВт

Рі == 2 Ціт)

где Q — площадь индикаторной диаграммы, мм2;

/— длина индикаторной диаграммы, мм;

т— масштаб пружины, мм-м2/Н. Размерность работы за один двойной ход поршня

[ptFS] = (,Н\м2) • .ц2 • м = Дж,

а мощности

\PiFSnj60] = Дж/с = Вт.

Для компрессора двойного действия индикаторная мощность равна сумме мощностей обеих полостей цилиндра. Для многосту­ пенчатого компрессора полная индикаторная мощность равна сум­ ме индикаторных мощностей всех ступеней.

Мощность на валу компрессора отличается от индикаторной мощности на величину механических потерь. Поэтому мощность, потребляемая компрессором,

Цмех= 0,9.

Р е ш е н и е . Указанные значения подставим в (84):

§ 69. Угловые компрессоры

Угловые компрессоры предназначены главным образом для стационарных установок малой, средней и большой мощности с низким и средним давлением нагнетания. Конструкции их раз­ работаны конструкторским бюро Московского машиностроитель­ ного завода «Борец». Параметры угловых компрессоров с давле­ нием нагнетания 8 -105 Н/м2 приведены в табл. 13. Степень повы­ шения давления 4,5 обеспечивает температуру нагнетаемого воз­ духа в пределах (180-1-190)° С даже при высокой температуре всасываемого воздуха.

Компрессоры 5ВП30/8 и 2ВП10/8 имеют электрическую двух­ защитную систему регулирования, обеспечивающую либо полную, либо 60%-ную производительность, защиту от падения давления масла в циркуляционной системе смазки, а также световую и зву­ ковую сигнализации, действующие при повышении температуры

146

воздуха в какои-либо степени сжатия выше допустимой и при перегреве обмотки статора электродвигателя. Все виды защиты обеспечивают немедленную остановку компрессора.

На рис. 21 изображен поперечный разрез углового компрес­ сора 2ВП10/8. Обращают на себя внимание небольшой размер ко­ ленчатого вала, простота и компактность деталей машины. Раз­

Рис. 120. Габаритные размеры компрессора 2ВП10/8

147

Компрессоры 5ВП30/8 выпускаются вместо изготовлявшихся компрессоров 2СГ8. По сравнению с 2СГ8, компрессор 5ВП30/8 гораздо легче, его производительность на 20% больше, а занимае­

трѵбок. Последние имеют незначительное сопротивление, компакт­ ны и легки, поэтому батареи свободно вынимаются -для очистки.

Система смазки раздельная: первая— высокого давления— состоит из многоплунжерного насоса (лубрикатора), подающего масло к каждой смазываемой точке цилиндров и сальников. Луб­ рикатор имеет 4 или 6 самостоятельных секций, каждая из кото­ рых состоит из корпуса, плунжера и золотника. Емкость лубрика­

двигатель в случае падения давления масла ниже установленных норм. Этим компрессор предохраняется от аварий при неисправ­ ности циркуляционной системы смазки.

На заводе «Борец» освоен выпуск компрессорной установки для агрессивных газов, работающей без смазки. В компрессорах этого типа используются сте^лопластиковые уплотнения, которые вчетверо сокращают утечку ценных химических газов.

Предохранительные клапаны устанавливаются между ступеня­ ми и на промежуточном холодильнике. Они предназначены для предохранения от чрезмерного повышения межступенчатого дав­ ления из-за неисправности компрессора.

149