6.8, Компресори.

Компресори мають широке використання в техніці і тому вчителю технологій виробництва і трудового навчання необхідно знати основи конструктивних особливостей, різновидностей та принципу роботи таких машин.

Компресор - це машина, яка призначена для стиснення повітря або газу до надмірного тиску не нижче за 0,015 МПа. За f удовою розрізнюють компресори об'ємні (поршневі і ротаційні), в яких стиснення газу відбувається при зменшенні замкненого об'єму, лопаткові (відцентровий і осьові), в яких силовий вплив на газ здійснюється лопатками, що обертаються, і струминні, принцип дії яких подібний до струминних насосів. Компресори можуть бути одно- і багатоступінчатими. Останні використовуються для отримання високого тиску.

Поршневі компресори (рис. 6.38) широко використовуються в установках з двигунами внутрішнього згорання. Поршень 1 здійснює зворотньо-поступальний рух в циліндрі 2. При русі поршня у бік колінчастого вала, з яким сполучений шатун З, газ під тиском Р₁ всмоктується через клапан 4. При зворотньому русі поршня газ спочатку стискується до тиску Р₂, а далі нагнітається через клапан 5. Коли тиск в компресорі перевищить тиск в батоні, в який нагнітається газ, клапан почне відкриватися.

Рис.6.38. Схема поршневого компресора 1-поршень, 2-циліндр, 3-щатун, 4,5-клапани.

Індикаторна діаграма компресора в координатах Р - о зображена на рис.6.39. На її форму, крім інших чинників, впливає величина об'єму між днищем поршня в крайньому лівому положенні і кришкою. Перед всмоктуванням завжди спочатку відбувається розширення стиснених газів, які містяться у вказаному об'ємі (крива 3-4), потім починається всмоктування безпосередньо (крива 4-1) при тиску нижче атмосферного. У зв'язку з таким характером всмоктування корисна робота компресора зменшується. За всмоктуванням відбувається стиск газу (крива 1-2) і нагнітання його в систему споживання (крива 2-3). Теоретично крива 1-2 повинна бути адіабатою, однак на практиці вона має вигляд політрогга. Тому робота стиснення 1 кг повітря визначається за формулою:

(6.28) де R - універсальна газова стала,

k=1,4 - показник адіабати для повітря Робота багатоступінчатих компресорів дорівнює сумі робіт окремих рівнів.

Рис.6.39. Індикаторна діаграма компресора

Важливою характеристикою роботи компресора є ступінь стиснення:

(6.29)

де Z - число ступенів компресора; - початковий і кінцевий тиск.

Продуктивність в умовах всмоктування визначається таким чином:

(6.30)

де Р₂ і T₂ - тиск і температура стисненого повітря; P₁ i T₁ - тиск і температура повітря, що всмоктується. Теоретична продуктивність компресора в умовах всмоктування становить:

(6.31)

де ω- частота обертання вала; D - діаметр циліндра; L - хід поршня; п - число поршнів. Коефіцієнт продуктивності компресора λ можна визначити як:

(6.32)

Лопатеві компресори тйширше застосовуються в авіації (осьові). Вони мають малі розміри і високу надійність, при багатоступінна/лому варіанті досягається продуктивність в межах. 15..,20 при Т]_к = 0,65,.-0,92. Стиск повітря тут здійснюється шляхом розгону з наступним гальмуванням його в системі міжлопатевих каналів, де воно може рухатися в радіальному і осьовому напрямках. Тому відповідно до цього розрізняють радіальні і осьові компресори.

Радіальні компресори виготовляють лише відцентровими (рис. 6.40 а), а осьові (рис.6.40 б) мають нерухомий направляючий лопатевий апарат і робоче колесо, на диску якого також закріплені лопатки. Осьові компресори виготовляють лише багатоступінчатими (рис.6.41).

Струминні або ежекторні компресори мають невелику продуктивність Струмина ежективного газу витікає через сопло 1 (рис.6.42 а). При встановленому режимі на вхідному перерізі змішувальної камери підтримується тиск, який завжди менше повного тиску ежектованого газу. Під дією різниці тисків ежектований газ засмоктується в камеру. Різновидності таких компресорів показані на рис.6.42 б,в,г,д.

Рис.6.40 Лопаткові компресори, а - схема відцентрового компресора:

1 - вхідний пристрій, 2 - колесо з лопатками, 3 - дифузор, 4 - вихідний патрубок; б - схематичне зображення ступені осьового компресора: 1 - лопатки робочого колеса, 2 - лопатки спрямовуючого апарату, 3 - напрямок обертання (знизу - розгортка перерізу лопаток циліндричної поверхні а-а)

Рис,6.41. Конструкції лопаткових компресорів:

а - відцентровий компресор (двигуна ВК-1): 1 - робоче колесо, 2 - лопатковий дифузор, З- вал компресора, 4 - радіальні лопатки робочого колеса* 5 - вхідний спрямовуючий апарат, 6 - збірні патрубки, 7 - запобіжна сітка на вході в компресор, 8 - спрямовуючі лопатки для зменшення втрат під час повороту повітря;

б- осьовий компресор (двигуна РД-100): 1 - робочі лопатки, 2 - лопатки спрямовуючого апарату, 3 - ротор, 4 - корпус компресора, 5 - спрямовуючий апарат, 6 - кожух вхідного пристрою, 7 - внутрішній обтікач, 8 - корпус переднього підшипника.

Рис.6.42. Будова струминних компресорів.

а - принципова схема: 1 - активне сопло, 2 - пасивне сопло, 3 - камера зміщування, 4 - дифузор; б - найпростіший струминний компресор;

в - компресор, що використовується на газових промислах; г - компресор для прискорення створення розряду в конденсаторі парової труби; д - компресор, що використовується при синтезі аміаку. _;

Порівняльні характеристики різних типів компресорів подані в таблиці 6.7,

Таблиця 6.7

|