§3.Центробежные компрессоры (турбокомпрессоры)

Основными частями центробежного компрессора (рис. 72) являются корпус, насаженные на вал рабочие колеса с лопатками, диффузор, обратные направляющие аппараты, улитка, выполняе­мая обычно вместе с корпусом, подшипники, смазывающие и уплотнительные устройства.

Работает компрессор следующим образом.

Пар из испарителя подводится во всасывающую камеру и по­ступает в каналы, образованные лопатками вращающегося рабо­чего колеса. Под действием центробежной силы пар отбрасывается к периферии рабочего колеса; давление и абсолютная скорость газа повышается. От рабочего колеса пар поступает в диффузор. Вследствие увеличения проходного сечения скорость газа в диф­фузоре становится ниже, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную и давление газа возрастает. Затем по неподвиж­ным каналам обратного направляющего аппарата пар подводится к следующему рабочему колесу. Пройдя несколько рабочих колес, пар сжимается до нужного давления. Одно рабочее колесо, диффузор и обратный направляющий аппарат образуют ступень компрессора. За последней ступенью имеется улитка, которая служит для подвода пара к нагнетательному трубопроводу. В улитке скорость пара постепенно уменьшается, а статический напор дополнительно увели-чивается.

Вал компрессора с насаженными на нем рабочими колесами уло-жен на опорных подшипниках. Осевые усилия воспринимаются упо-рными подшипниками, устанавливаемыми со стороны крышки. Дру-гой конец вала при выходе из кожуха уплотняют сальником. Подши-пники и сальник смазываются от специального масляного насоса.

Центробежные компрессоры- турбокомпрессоры 125

126 Конструкции компрессоров паровых холодильных машин

Число ступеней центробежного компрессора зависит от на­пора, соз-даваемого одним колесом. Последний же, в свою очередь, зависит от окружной скорости рабочего колеса, формы лопаток и физических свойств холодильного агента. Обычно число ступе­ней не превышает 4 при и окружной скорости 200—300 м/сек.

Для получения компрессора с небольшим числом рабочих колес желательно применять холодильные агенты с большой молекулярной массой и невысоким отношением при заданных температурах конденсации и кипения. С применением более тяжелых агентов увеличивается степень сжатия, до­стигаемая в одной ступени. Например, при сжатии атмосферного воздуха в колесе с окружной скоростью и = 200 м/сек степень сжатия в одной ступени составляет , а при сжатии фреона-12 степень сжатия . В компрессоре на фреоне-12 при температурах кипения от 0 до 5° С и конденса­ции t = 30° С достаточно сжимать пар только в одной ступени; при температуре кипения потребуется три ступени.

В небольших центробежных компрессорах удобны холодиль­ные агенты с малой объемной холодопроизводительностью При этом усло-вии увеличиваются объем всасываемого пара и про­ходные сечения в компрессоре, что приводит к повышению его к. п. д.

Указанным выше требованиям удовлетворяют многие фреоны, получившие в центробежных машинах наибольшее применение. При помощи фреонов разных марок можно получить низкие температуры в ши-роком диапазоне.

При температурах кипения от 5 до —10° С, например в усло­виях кондиционирования воздуха, а также для тепловых насосов, использу-ют фреон-11, фреон-113, фреон-142. Для более низких температур –от 20 до—30° С подходит фреон-114 и в не­сколько меньшей степени (вследствие меньшего молекулярного веса) фреон-21. При температу-рах от—30 до—60° С подходит фреон-12; при температурах от—50 до—80° С фреон-22 и при температурах от —80 до —120° С фреон-13.

Для работы центробежного компрессора с достаточно высо­ким к. п. д. объем пара при выходе из колеса последней ступени (при n= 5000 10 000 об/мин) должен быть не менее 800 — 1000 м3/ч. В таком случае при использовании фреона-11 работа центробежного компрессора бу-дет достаточно экономична при стандартной холодопроизводительнос-ти от 200 000 ккал/ч и выше; при работе на фреоне-21 - свыше 300 000 ккал/ч, на фреоне-142 -свыше 600 000, а на фреоне-12 -свыше 800 000 ккал/ч.

Центробежные компрессоры- турбокомпрессоры 127

По сравнению с поршневыми центробежные компрессоры имеют следующие достоинства: значительно меньшая масса и га­бариты ма-шины, особенно при большой холодопроизводительности (изменение веса приблизительно в 5—8 раз); высокая уравно­вешенность машины, что позволяет устанавливать центробежные компрессоры на легких фундаментах или непосредственно на ап­паратах; отсутствие быстро-изнашивающихся деталей (коленчатого вала, шатунов, поршней, порш-невых пальцев, колец); отсутствие смазочного масла в холодильном агенте, благодаря чему улуч­шается теплообмен в холодильных аппара-тах; возможность автома­тического регулирования холодопроизводите-льности в широком диапазоне; удобство многоступенчатого сжатия. Указанные до­стоинства способствуют широкому внедрению центро-бежных ком­прессоров в холодильной промышленности.