Глава 12. Термодинамические процессы компрессорных машин

Назначение и виды компрессоров, устройство, принцип работы поршневого

воздушного компрессора, его рабочая диаграмма и определение затраченной на

сжатие работы. Основные характеристики поршневых компрессоров. Многоступен-

чатые компрессоры. Определение мощности компрессора. Принцип действия и

устройство центробежного компрессора. Сравнение компрессоров, их достоинства

и недостатки.

Методические указания

Иметь представление о работе, устройстве и особенностях компрессоров. Определить работу компрессора и рассчитать мощность привода компрессора.

12.1. Классификация компрессоров

Компрессор – это машина, предназначенная для сжатия газов или паров.

В зависимости от р, которое создается компрессорами, они подразделяются следующим образом:

1) вакуумные насосы – машины, которые откачивают газ из пространства с р ниже

отмеченного и, сжимая его, обычно нагнетают в пространство, имеющие р_атм

или выше;

2) газодувки – машины, предназначенные для создания избыточного давления

до р = 0,2 МПа = 2атм;

3) компрессоры низкого давления, осуществляющие сжатие до

р = 0,1– 0,2 МПа (пневмоустойчивые);

4) компрессоры среднего давления, служащие для сжатия газа до

р = 1 – 10 МПа = 10 – 100 атм. (применяется в химической, перерабатывающей и

нефтедобывающей промышленности);

5) компрессоры высокого давления, предназначенные для сжатия пара до

р = 10 – 100 МПа (для производства синтеза газа).

По принципу движения компрессоры разделяются на II класса:

I класс – поршневые с возвратно-поступательным движением поршня

(ротационные и винтовые);

II класс – турбокомпрессорные (объединение центробежных и осевых

компрессоров).

В поршневых компрессорах сжатие и нагнетание газа осуществляется путем сокращения скорости рабочей полости цилиндра. Находящийся в ней газ

подвергается сжатию и при повышении давления до соответствующего значения выталкивается в нагнетательный трубопровод.

В компрессорах (II класс) сжатие осуществляется во II этапе и носит динами-

ческий характер. На I этапе газу сообщается некоторая скорость, а II этап – кинетическая энергия потока преобразуется в энергию давления.

Объемной подачей компрессора называется объемное количество газа,

засасываемого компрессором в единицу времени при начальных параметрах.

Объемная подача является количественной характеристикой.

v₁

ε = — , где (12.1)

v₂

ε – степень сжатия

v₁ – начальная скорость

v₂ – конечная скорость (после сжатия)

В зависимости от скорости всасываемого газа различают комрессоры:

малой подачи – до 0,003 м³ / с; средней подачи – от 0,003 – 0,03 м³ / с;

большой подачи – 0,03 м³ /с и выше.

В зависимости от числа ступеней последовательного сжатия газа

компрессоры делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

Качественной характеристикой компрессора является степень повы-

шенного давления. р₂

π = — (12.2)

р₁

В зависимости от степени повышенного давления различают:

вентиляторы – (π = 1,0 ÷ 1,1);

газодувки – (π = 1,1 ÷ 1,4);

собственные компрессоры – (π = 3÷4).

Теоретическая мощность компрессора (в карточках):

N_к = L_к · 10^–3 кВт (12.3)

k р₂

1) L_к = m · R · T₁ · · [ (— )^{k – 1/k} – 1] Вт

k – 1 р₁

М – массовая производительность компрессора, кг/с;

T₁ – температура всасываемого пара, ºК.

2) Мощность компрессора, затрагиваемого на привод реального односту-

пенчатого поршня охлаждающего компрессора:

1 р₂

N_{e nз охл.} = · η_υ · V_n · n · р₁ · ln — [кВт] (12.4)

10³ · 60 · η_nз р₁

V_n - работа общего цилиндра;

η_υ - коэффициент подачи или наполнение 0,65÷0,85;

n - число оборотов вала компрессора;

р₁ - давление засасываемого газа;

η_nз - изотермическое КПД.

Маркировка:

4ВУ1-5/9

В – сжимаемый газ – воздух;

У – тип компрессора – угловой V-образный;

1 – поршневое усилие базы – 1 тонна;

5 – объемная производительность по условиям всасывания в м³/мин;

9 – давление конечное избыточное абсолютное в кгс/см²;

М и числовое значение – разновидность модификации.