В свою очередь компрессоры подразделяют на:
а) компрессоры низкого давления сжимают газ до p<1,2 МПа
б) компрессоры среднего давления сжимают газ до 1,2<p<10 МПа
в) компрессоры высокого давления сжимают газ до 10<p<100 МПа
г) компрессоры сверхвысокого давления сжимают газ до давления p>100 МПа
Компрессоры называются дожимающими, если давление всасывания существенно превышает атмосферное.
В особую группу выделены компрессоры, предназначенные для отсасывания газа из систем, для создания разряжения. Такие машины называются вакуумкомпрессорами.
По способу отвода теплоты сжатия:
с воздушным охлаждением;
с водяным охлаждением.
По типу приводного двигателя:
с приводом от электродвигателя;
с приводом от двигателя внутреннего сгорания;
с приводом от паровой или газовой турбины.
По ступеням сжатия.
Сжатие до высоких давлений необходимо осуществлять ступенчато, с охлаждением газа в межступечатых холодильниках. Бывают одно–, двух–, и многоступенчатые компрессоры (количество ступеней может доходить до семи).
По объемной производительности.
Объемной производительностью –называется объем газа, соответствующий условиям перед всасывающим патрубком, который всасывается в компрессор в единицу времени.
Компрессоры малой производительности ( V<0,015
);Компрессоры средней производительности (0,015<V<1,5
);Компрессоры крупной производительности (V>1,5
).
Назначение и основные типы детандеров, области их применения
Расширительные машины, применяемые в холодильной и криогенной технике, имеют общее название – детандеры. В них осуществляется наиболее эффективный способ получения низких температур путем расширения рабочего вещества с получением внешней работы.
Расширительные машины можно разделить на два класса.
Машины объемного действия, в которых расширение происходит в замкнутой полости изменяющегося объема, периодически заполняемой в процессе впуска рабочим веществом высокого давления и освобождающейся от него после расширения до низкого давления. Энергия давления рабочего вещества преобразуется в процессе расширения в механическую энергию, передаваемую вращающимся элементам конструкции, изменение кинетической энергии рабочего вещества в таких машинах пренебрежимо мало. К машинам объемного действия относятся поршневые, винтовые, ротационные и спиральные детандеры.
Машины динамического действия процессы расширения в детандерах этого типа происходят непрерывно, а их работа основывается на преобразовании энергии давления рабочего вещества сначала в кинетическую, а затем в механическую энергию. Преобразование энергии происходит в каналах неподвижных и вращающихся лопаточных решеток, расположенных друг за другом. К расширительным машинам динамического действия относятся осевые и радиальные детандеры, радиальные детандеры, как правило центростремительные. Детандеры динамического действия часто называют турбодетандерами.
Расширительные машины являются, по существу, обращенными компрессорными машинами объемного и динамического действия.
В холодильной технике наиболее широкое распространение получили детандеры динамического действия, которые применяются в газовых холодильных машинах. В паровых холодильных машинах детандеры пока не применяют. При работе расширительных машин в области влажного пара эффективность холодильной машины в целом увеличивается незначительно.
Уравнение состояния
При расчете компрессоров и детандеров, работающих в условиях, когда можно пренебречь межмолекулярными силами взаимодействия и размерами молекул, для термогазодинамических расчетов используют уравнение состояния идеального газа:
,
.
(При сжатии и расширении воздуха и его составляющих в диапазоне давлений не более 10 МПа и температуры выше 0 С, применение этого уравнения даст погрешность не более 2%.)
Состояние любого газа можно определить из уравнения состояния реального газа:
,
где z - коэффициент сжимаемости реального газа.
Для идеального газа z=1.
Этот коэффициент показывает насколько будут отличаться параметры состояния реального газа от тех значений, которые были бы если бы газ был идеальным.
Существуют различные способы расчета коэффициента сжимаемости различных рабочих веществ ( Уравнение Ван–дер–Ваальса например). Для аналитических расчетов наиболее точные результаты дает определение коэффициента сжимаемости по уравнению Боголюбова–Майера. Решается это уравнение численными методами.
Для расчетов циклов холодильных машин, когда число точек, в которых необходимо знать термодинамические параметры, невелико, вполне достаточно термодинамических таблиц и диаграмм. Однако для детальных расчетов компрессоров и детандеров, проектирования их отдельных элементов необходимо применение уравнения состояния реального газа.