Основные виды компрессоров.

Основные виды компрессоров

Многие отрасли современного промышленного производства являются потребителями сжатых газов и воздуха. В металлургии сжатый воздух и кислород необходим для выплавки чугуна и производства стали. В технологических процессах химических предприятий сжатые газы до значительных давлений являются исходным сырьем для производства сложных органических соединений. Для получения сжатого газа или воздуха, а также для их подачи до потребителя применяются специальные машины – компрессоры.

Классификацию компрессоров производят по ряду отличительных признаков, однако по конструктивному признаку компрессоры можно разделить на 4 основные группы. Это поршневые компрессоры, ротационные, центробежные и осевые. Поршневые и ротационные относятся к классу объемных компрессоров. А центробежные и осевые к лопастным.

Поршневые компрессоры

Рассмотрим принцип действия поршневого компрессора. Процесс сжатия и перемещения газов в поршневом компрессоре происходит за счет изменения рабочего объема цилиндра. Так при движении поршня вправо – в цилиндр поступает газ. Когда поршень займет  крайнее положение, всасывающий клапан закрывается. Теперь поршень двигается влево и газ сжимается. Когда давление достигнет заданной величины, открывается нагнетательный клапан и сжатый газ поступает в сеть.

Производительность поршневого компрессора зависит от ряда факторов, важнейшим из них является рабочий объем цилиндра. На теоретической диаграмме он определяется крайними положениями хода поршня. Однако действительный объем будет меньше, т.к. в конце нагнетания между поршнем и крышкой цилиндра остается расстояние, заполненное сжатым газом. Его принято называть вредным, т.к. процесс сжатия всасывания запаздывает из-за расширения газа, оставшегося во вредном пространстве.  Следовательно, объем всасываемого газа будет меньше объема описываемого поршнем, а это отрицательно сказывается на производительности компрессора. Отношение отрицательного объема газа к теоретическому называется объемным коэффициентом. Действительную производительность поршневого компрессора определяют по формуле:

V’’’: V’= λ

V=ifsn λ

Где i – число всасывающих объемов,
f- площадь поршня,
s- ход поршня,
n- число оборотов вала в минуту,
λ  - объемный коэффициент.

Давление создаваемое в поршневых компрессорах зависит от числа ступеней. На данной схеме представлен 3-ступенчатый компрессор простого действия. В первой ступени происходит сжатие, затем газ охлаждается и всасывается во 2-ую ступень, после очередного охлаждения газ всасывается в 3-ю ступень. И охлажденный нагнетается в сеть. Для многоступенчатого сжатия газа применяются также компрессоры с дифференциальными поршнями. Многоступенчатое сжатие газов и промежуточное охлаждение их обеспечивает снижение конечной температуры, увеличение объемных коэффициентов, уменьшение затрачиваемой удельной работы. 

Ротационные компрессоры

Ротационные компрессоры относятся к машинам непрерывного действия. Перед вами схема одноступенчатого ротационного компрессора. Его основным рабочим органом является ротор, оснащенный выдвижными пластинами. По отношению к корпусу, ротор устанавливается эксцентрично, вследствие чего между корпусом и ротором образуется серповидная зона. Пластина захватывает газ в области всасывания и перемещает его в серповидной зоне, где он сжимается и поступает в сеть. Равномерность подачи сжатого газа, простота конструкции, отсутствие клапанов, а также возможность применения высокоскоростных приводов обеспечивает широкое использование машин данного типа.

Производительность ротацинно-пластинчатого компрессора определяют по формуле.

V=2eRl βzn λ0

Где e – эксцентриситет,
R – радиус корпуса,
L – длина пластин,
β – угол между пластинами,
z- число пластин,
n – число оборотов ротора в минуту,
λ0 – объемный коэффициент лежащий в пределах. λ0=0,5 – 0,8

Помимо ротационно-пластинчатых к семейству роторных компрессоров следует отнести 2-х роторные компрессоры разных конструкций, в том числе шестеренчатый и винтовой компрессор.

Рассмотрим принцип действия винтового компрессора несколько подробнее. В корпусе винтового компрессора вращаются 2 ротора – ведущий и ведомый. Поверхности роторов выполнены в виде винтов и находятся в зацеплении. При этом выступы ведущего заполняют впадины ведомого. Во время вращения роторов газ из области всасывания попадает во впадины ведомого ротора. Заполняя последовательно эти впадины по всей длине, выступы ведущего ротора осуществляют сжатие газы и вытесняют его в нагнетательную полость.