мы знаем формулу холода

публикации

Компрессоры. Виды и принцип действия.

Компрессор, устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в компрессоре более 3. Компрессоры впервые стали применяться в середине 19 в., в России строятся с начала 20 в.

По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры поршневые, ротационные, центробежные, осевые и струйные. Компрессоры также подразделяют по роду сжимаемого газа (воздушные, кислородные и др.), по создаваемому давлению рн (низкого давления — от 0,3 до 1 Мн/м2, среднего — до 10 Мн/м2 и высокого — выше 10 Мн/м2), по производительности, то есть объёму всасываемого Vвс (или сжатого) газа в единицу времени (обычно в м3/мин) и другим признакам. Компрессоры также характеризуются частотой оборотов n и потребляемой мощностью N.

Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессоров имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V- или W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается. Для предотвращения самовозгорания смазки компрессор оборудуются водяным или воздушным охлаждением. Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7—8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений — выше 10 Мн/м2. В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них — регулирование изменением частоты вращения вала.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры. Степень повышения давления в одной ступени пластинчатого ротационного компрессора обычно бывает от 3 до 6. Двухступенчатые пластинчатые ротационные компрессоры с промежуточным охлаждением газа обеспечивают давление до 1,5 Мн/м2.

Ротационными компрессорами комплектуются бытовые кондиционеры моноблочного типа, сплит-системы, небольшие тепловые насосы. Более 90% всех выпускаемых в мире кондиционеров бытового и коммерческого применения используют ротационные компрессоры.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессоров в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуум-насосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.



Поршневой полугерметичный компрессор Bock, Германия.

Герметичный ротационный компрессор Hitachi, Япония.

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал с симметрично расположенными рабочими колёсами. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессора и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25—30, а у промышленных компрессоров — 8—12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280—500 м/сек. Важной особенностью центробежных компрессоров (а также осевых) является зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также кпд от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессора отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляется различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и др.

Изначально простая конструкция центробежного компрессора обеспечивает надежную его эксплуатацию в течение долгого времени при минимальном техническом обслуживании.
Центробежные компрессоры снабжают наиболее важные отрасли промышленности по всему миру высококачественным сжатым воздухом без содержания масла. Удовлетворяя потребности конкретного предприятия, компрессоры данного класса обеспечивают высокую производительность и превосходные характеристики с точки зрения системы управления в целях экономии электроэнергии. Центробежные компрессоры в основном используют в наземных газотурбинных двигателях (ГТД) и силовых установках, а так же в различных газоперекачивающих системах, системах вентиляции, всевозможных нагнетателях газа или воздуха.


Осевой компрессор имеет ротор, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток. На внутренней стенке корпуса располагаются ряды направляющих лопаток. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессоров между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого компрессора обычно равна 1,2—1,3, т. е. значительно ниже, чем у центробежных компрессоров, но кпд у них достигнут самый высокий из всех разновидностей компрессоров.

Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых компрессоров осуществляется так же, как и центробежных. Осевые компрессоры применяют в составе газотурбинных установок.

Осевые компрессоры, в основном, используются в самолётных и вертолётных воздушнореактивных двигателях.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому кпд и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически наивыгоднейшему в данных условиях.


Принцип работы струйного компрессора основывается на отдаче энергии от одной среды (жидкой или газообразной) к другой. Передача жидкости осуществляется при помощи струи. Распознают три вида струйных механизмов: это инжекторы, эжекторы и гидроэлеваторы.

  • В эжекторе перекачиваемой и рабочей является одна и та же жидкая среда.
  • В инжекторе рабочий поток это пар или газ, а перекачиваемый поток это жидкость.
  • В гидроэлеваторе рабочий поток состоит из жидкости, а перекачиваемый состоит из смеси воды с твердыми крупицами.

Каждый струйный аппарат содержит: сопло, в которое подается рабочая среда, смесительную камеру, смешивающая рабочую и подсасываемую среду (газ, вода, пар), диффузор, который реорганизует кинетическую энергию в потенциальную, то есть образует давление. Работа струйного аппарата заключается в следующем. Рабочая среда поступает из сопла в виде струи при большой скорости, неся в себе высокий потенциал кинетической энергии. Эта среда встречается с окружающей жидкостью и отдает ей долю своей энергии. В результате этого образованный поток двигается через проточную часть аппарата. В смесительной камере в процессе обмена импульсами совершается выравнивания полей скорости потока, в результате чего высвобождающаяся кинетическая энергия увеличивает статическое давление. Дальше поток попадает в диффузор, там через уменьшение скорости, а значит и динамического давления потока совершается повышение статики давления.

Области применения струйного компрессора:

  • Сжатие, очистка и утилизация факельных газов нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических производств.
  • Сжатие и утилизация попутных нефтяных газов.
  • Сжатие и очистка газов коксования.
  • Закачка смеси нефтяного газа с водой в пласт для повышения нефтеотдачи.

В спиральном компрессоре сжатие воздуха происходит за счет перемещения движущейся с эксцентриситетом спирали относительно неподвижной спирали. Воздух, попав в камеру сжатия, отсекается от внешней среды. Начинается процесс сжатия. Вследствие продолжающегося перемещения подвижной спирали сжатый воздух попадает в центр камеры сжатия и вытесняется в пневмосеть. Данный процесс непрерывно повторяется, что позволяет получить равномерный поток воздуха без колебаний.

Отсутствие контакта между движущимися деталями компрессорного элемента и его низкие обороты позволили сделать работу спиральных компрессоров чрезвычайно тихой. Они могут устанавливаться непосредственно на рабочем месте.

Простота спирального компрессора обеспечивает ему действительно непревзойденную надежность. Отсутствие в конструкции изделия большого количества движущихся частей заметно увеличивает срок эксплуатации компрессора и заметно сокращает количество и частоту проведения регламентных сервисных работ.


Рейтинг@Mail.ru
Наши координаты:

г.Новосибирск, ул. Пермитина, д.24/1, оф 29
Телефоны: (383) 349-97-19, (383) 363-50-19
Эл. почта: hladovlad@mail.ru