Компрессорные машины.

В химической промышленности широко распространенны процессы, которые осуществляются в газовой фазе при давлениях значительно отличающихся от атмосферного. Интервал этих давлений лежит в пределах от 10^-3 до 10¹⁰ Па. В этих условиях при сжатии и транспортировании газов следует учитывать их сжимаемость, т.е. изменение плотности  или удельного объема , что приводит к изменению внутренней энергии газа и его температуры.

Машины, предназначенные для сжатия и перемещения газов, называются компрессорными машинами.

Классификация компрессорных машин и их основные характеристики.

Основными характеристиками компрессорных машин являются: производительность (объемный расход всасываемого газа), степень сжатия , мощность на валу компрессора N_в.

Степенью сжатия  называется отношение конечного давления p₂, создаваемого компрессорной машиной, к начальному давлению p₁, при котором происходит всасывание газа .

В зависимости от степени сжатия различают следующие типы компрессорных машин:

1. компрессоры ( > 3,0) - для создания высоких давлений;

2. газодувки (1,1 <  < 3,0) - для перемещения газов при относительно высоком сопротивлении газопроводящей сети;

3. вентиляторы ( < 1,1) - для перемещения газов при низком гидравлическом сопротивлении сети;

Поскольку в вентиляторах степень сжатия  мала, изменением плотности газа можно пренебречь.

В зависимости от величины абсолютного давления компрессорные машины делятся на: вакуумные (начальное давление ниже атмосферного) их еще называют вакуумными насосами; низкого давления (конечное давление газа 0.115 - 1.0 МПа), высокого ( конечное давление 1.0 - 100 МПа) и сверхвысокого (конечное давление свыше 100 МПа).

По способу сжатия газа компрессорные машины подразделяются на две группы: объемные и динамические.

В объемных компрессорах процесс сжатия газа происходит при периодическом изменении объема, занимаемого газом. В конструктивном отношении их подразделяют на поршневые и роторные.

В динамических компрессорах процесс сжатия происходит под действием непрерывного создания ускорений в движущемся потоке газа. Конструктивно их делят на центробежные и осевые.

Процессы сжатия газов. (Термодинамические основы). Конечное давление газа при сжатии зависит от условий теплообмена газа с окружающей средой. Теоретически возможны два предельных случая сжатия:

1). все выделяющееся при сжатии тепло полностью отводится и температура газа при сжатии остается неизменной - изотермический процесс;

2). теплообмен газа с окружающей средой полностью отсутствует и все выделяющееся при сжатии тепло затрачивается на повышение внутренней энергии газа, повышая его температуру - адиабатный процесс.

В действительности сжатие газа лишь в большей или меньшей степени приближается к одному из этих теоретических процессов. При сжатии газа наряду с изменением его объема и давления происходит изменение температуры и одновременно часть выделяющегося тепла отводится в окружающую среду. Такой процесс сжатия называется политропным.

Теоретическая мощность N_т (вт), затрачиваемая на сжатие газа компрессором, определяется по уравнению:

(19)

где G=  - массовая производительность компрессора, кг/с; A_K – теоретическая работа, затрачиваемая компрессором на сжатие 1 кг газа, Дж/кг.