Расход воды

Охлаждающая вода должна отнимать количество теплоты эквивалентное работе сжатия:

, Вт; (25)

где V – производительность компрессора, м³/с;

_г – плотность газа, кг/м³;

L – работа затрачиваемая на сжатие газа, Дж.

Тогда при нагревании воды на 10С расход ее составит:

(26) где с – удельная теплоемкость воды (4,1910³ Дж/кгК).

Схемы многоступенчатых компрессоров

Двух- и многоступенчатые компрессоры, представленные на рис. 5, могут быть выполнены в виде: двух или нескольких последовательно расположенных цилиндров (рис. 5а), с двумя или несколькими параллельно расположенными цилиндрами (рис. 5б) и с дифференциальным поршнем (рис. 5в).

Рис. 5. Схемы устройства многоступенчатых компрессоров

На практике часто применяется конструкция двухступенчатого компрессора с дифференциальным поршнем (рис. 6). В промежуточном холодильнике между двумя ступенями газ движется в межтрубном пространстве, а охлаждающая вода – внутри труб.

Рис. 6

Основные элементы компрессорной установки

Обычно, в состав компрессорной установки производственного назначения входит другое вспомогательное оборудование, необходимое для обеспечения нормальной работы компрессора (рис. 7).

Рис. 7. Схема установки воздушного поршневого компрессора

Перед воздушным поршневым компрессором обязательно устанавливают фильтр 1 (обычно масляного типа) для очистки всасываемого снаружи воздуха и предотвращения засорения компрессора и износа цилиндра. Газосборник: 2 – обратный клапан, 3 – манометр, 4 – предохранительный клапан, 5 – резервуар (ресивер), 6 – спускной кран (для конденсата).

Возможности поршневых компрессоров:

1. Q - подача (производительность) – от 0,001 до 500 куб. м/мин;

2. P - давление – от 0,01 до 150 МПа;

3. N - расход мощности – от 0,1 до 7000 кВт и более.

Поршневые вакуум-компрессоры

По принципу действия такие компрессоры являются компрессорами, всасывающими газ при пониженном давлении, сжимающими, а затем и нагнетающими его. Хотя практически давление нагнетания не превышает атмосферное, степень сжатия в вакуум-компрессорах значительно больше, нежели в обычных компрессорах. В этом случае принимая во внимание высокую степень сжатия для охлаждения цилиндров применяют водяные рубашки. Причем, охлаждение является достаточно эффективным вследствие малого количества подаваемого воздуха.

При высокой степени сжатия объёмный КПД будет небольшим. В этом случае, чтобы увеличить объёмный КПД снижают объём вредного пространства до 2-3 %. Это можно достичь с помощью:

1. Золотникового распределения.

2. Выравнивания давления во вредном пространстве с давлением во всасывающей полости цилиндра.

В этом случае в теле цилиндра делают 6-8 канавок глубиной 3-4 мм и шириной 10-12 мм. Длина канавок должна превышать толщину поршня. В этом случае они будут соединять мёртвое пространство компрессора со всасывающей полостью цилиндра. В таком случае, когда поршень достигает своего крайнего (мёртвого) положения, сжатый до высокой степени газ во вредном пространстве, прорывается через канавки в область всасывания. При этом давление во вредном пространстве снижается почти до давления всасывания, а в полости всасывания давление практически не повышается, так как объём газа, перешедшего из вредного пространства, невелик по сравнению с объёмом цилиндра. С помощью такого выравнивания давлений достигается высокий объёмный КПД порядка ₀ = 0,95. При нормальном охлаждении цилиндров показатель политропы принимается равным n = 1 ,2 – 1,25.

Работа вакуум-компрессора определяется по таким же зависимостям, что и для многоступенчатых компрессоров большого давления. При политропич. цикле:

(27)

Однако работа, а следовательно и мощность, затрачиваемая вакуум-компрессором, изменяется по некоторому закону (рис. 8), вначале увеличиваясь, а затем уменьшаясь.

Рис. 8. График зависимости Lпол = f(p1) для поршневого вакуум-компрессора

Вначале они увеличиваются до некоторого максимального значения, а затем уменьшаются до нуля. Поэтому при выборе двигателя вакуум-компрессора необходимо брать в расчёт наибольшее значение мощности в соответствии с графиком L_пол=f₁(p₁).

Объём, описываемый поршнем вакуум-компрессора, одинарного действия определяется по формуле:

(28)

где F – рабочая площадь поршня.

Подача компрессора по всасываемому воздуху определяется как:

(29)

Степень наполнения  определяется как и в случае политропического процесса рассмотренный при действительном рабочем процессе в одноступенчатом компрессоре, т. е. по формуле (19).