![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Компрессоры и водокольцевые вакуум-насосы
В вентиляторах, создающих небольшое избыточное давление, достаточно одной рабочей ступени. В турбогазодувках, как правило, предусматривают от одной до нескольких рабочих ступеней. Компрессоры всегда состоят из нескольких ступеней сжатия. Несмотря на внешнее сходство конструкций рабочих колес и, возможно, одинаковое число ступеней турбогазодувок и турбокомпрессоров, следует отметить два существенных различия между этими машинами. Во-первых, в газодувках при сжатии газа и увеличении его температуры каких-либо мер по снижению температуры не принимают, тогда как в компрессорах газ обязательно охлаждают. Конструктивно система охлаждения может быть выполнена в виде рубашки на корпусе компрессора, через которую пропускают охлаждающую воду, или охлаждение газа проводят в выносном холодильнике (его размещают между секциями компрессора, каждая из которых состоит из нескольких ступеней сжатия). Второе различие связано с размером рабочих колес, установленных в последовательно работающих ступенях сжатия. В турбогазодувках диаметры рабочих колес и их ширина одинаковы. В компрессорах с целью уменьшения гидравлических потерь размер рабочих колес последовательно уменьшают. Если компрессор состоит из секций, то внутри каждой из них колеса одинаковы, но уменьшаются от секции к секции. Осевые компрессоры. Конструкция осевого компрессора предусматривает несколько ступеней повышения давления (рис. 8.7). Каждую ступень образует пара элементов: венец рабочих лопастей 2, закрепленных на вращающемся роторе 4, и направляющий аппарат 3, который состоит из неподвижных лопастей, закрепленных на корпусе 1. Проточную часть компрессора — пространство между корпусом и ротором — уменьшают к выходу для сохранения постоянного значения осевой скорости. Этот эффект достигается либо уменьшением диаметра корпуса, либо увеличением диаметра ротора.
![]() На рис. 8.8 показана схема одноцилиндрового компрессора простого действия с приводом от кривошипно-шатунного механизма. В цилиндре 1, плотно примыкая к нему, движется поршень 4. В крышке цилиндра смонтированы всасывающий 2 и нагнетательный 3 клапаны. Возвратно-поступательное движение поршня происходит за счет преобразования вращательного движения кривошипа 6, соединенного с поршнем с помощью шатуна 5. При движении поршня слева направо из крайнего левого положения в полости цилиндра понижается давление, и открывается всасывающий клапан. Газ поступает в цилиндр. Этот процесс всасывания завершается по достижении поршнем правого крайнего положения. При обратном движении поршень воздействует на газ, повышая в нем давление. Всасывающий клапан при этом
закрывается. Давление в цилиндре повышается до тех пор, пока не достигнет значения давления в нагнетательном трубопроводе. Тогда открывается нагнетательный клапан, и газ вытесняется в трубопровод. Вытеснение происходит до достижения поршнем крайнего левого положения. Затем описанные процессы повторяются. Так как температура газа при сжатии повышается и при этом затраты энергии на сжатие увеличиваются, то газ в цилиндре охлаждают, используя водяную рубашку 7. По принципу работы поршневой компрессор двойного действия аналогичен поршневому насосу двойного действия (см. рис. 7.10). Рассмотрим, что происходит с газом в цилиндре при совершении поршнем двойного хода — «туда и обратно». На рис. 8.9 приведен график изменения давления в цилиндре компрессора в зависимости от положения поршня, или, иначе говоря, от объема цилиндра. Это индикаторная диаграмма. По завершении всасывания, когда поршень пришел в крайнее положение, соответствующее точке b на графике, газ заполнил цилиндр. При этом его давление При обратном движении поршня сначала расширяется остаток газа из вредного пространства — кривая da на графике. Когда дав-
ление понизится до давления всасывания ![]() Таким образом, некоторая часть хода поршня затрачивается на расширение газа из вредного пространства. Поэтому количество вновь поступившего газа уменьшается в сравнении с тем, которое было бы при отсутствии вредного пространства. Отметим, что в поршневом насосе всасывание начинается, сразу с началом движения поршня. Итак, вредное пространство в компрессоре уменьшает его подачу. Отношение всасываемого объема VBC (в соответствии с индикаторной диаграммой) к рабочему объему цилиндра Чем больше вредное пространство, тем дольше расширяется газ из него и меньше объем всасывания VBC. Степень сжатия в одной ступени компрессора ограниченна. Это вызвано двумя причинами. Во-первых, при увеличении степени сжатия давление газа во вредном пространстве станет больше. Следовательно, потребуется большая длина хода поршня при расширении остаточного газа для достижения давления всасывания. Поэтому уменьшится количество всасываемого газа и подача компрессора. Во-вторых, при увеличении степени сжатия температура газа в цилиндре повышается и может достигнуть температуры вспышки компрессорного смазочного масла (около 230 °С). При этом может произойти возгорание масла или даже взрыв масляных паров. При необходимости получения высокого давления процесс сжатия осуществляют ступенчато, с ограничением степени сжатия / на каждой ступени (обычно i не превышает семи). В этом случае при переходе газа из одной ступени в другую его охлаждают с помощью промежуточных холодильников (в дополнение к охлаждению в самом цилиндре компрессора). Проведение межступенчатого охлаждения с применением холодильника, имеющего большую поверхность теплообмена, позволяет повысить экономичность процесса сжатия в целом, хотя неизбежны усложнение конструкции и увеличение стоимости компрессора. Подача компрессора простого действия определяется по следующей формуле: где Коэффициент подачи ры и давления на входе) к рабочему объему цилиндра. Этот коэффициент, включающий в себя объемный коэффициент Х0, зависит от степени нагрева поступающего газа от стенок цилиндра и величины его утечек через неплотности в клапанах. Обычно компрессор работает на сеть, в которой независимо от потребления газа должно поддерживаться постоянное давление. При переменном потреблении газа необходимо регулировать подачу компрессора. Это можно осуществить несколькими способами: • изменить частоту вращения вала (экономичный, но технически сложный способ, не получивший широкого распространения); • применить дросселирование газа на всасывающей линии с помощью заслонки, которая является гидравлическим сопротивлением. Прикрывая ее, понижают давление всасывания, что приводит к увеличению степени сжатия газа в компрессоре и, следовательно, к дополнительным затратам энергии на сжатие. Данный способ технически прост, но неэкономичен; • частично открыть всасывающий клапан. При этом газ из цилиндра возвращается во всасывающую линию, и происходит пропуск подачи. Такое отжатие клапана может быть осуществлено автоматически при определенном давлении в напорной линии. Отжатием клапана лишь на части хода поршня можно достигнуть плавного изменения подачи. Этот способ требует затрат энергии на циркуляцию газа и поэтому неэкономичен; • изменить объем вредного пространства. К цилиндру присоединяют дополнительные полости, объем которых можно регулировать вручную или автоматически. При увеличении вредного пространства сжатый газ расширяется на большем пути поршня, уменьшается объем всасываемого газа и снижается объемный коэффициент компрессора. Этот способ экономичен, так как работа по сжатию поступившего газа не увеличивается. Ротационные пластинчатые компрессоры. К машинам объемного действия относятся также ротационные пластинчатые компрессоры. Конструктивно они аналогичны роторным газодувкам (см. рис. 8.6), но принципиальным отличием пластинчатого компрессора является то, что газ охлаждается в нем с помощью теплоносителя, подаваемого через водяную рубашку корпуса. Пластинчатые компрессоры отличаются от поршневых равномерной подачей газа. У них намного проще конструкция привода от двигателя (с применением только соединительной муфты), но ограничено абсолютное давление, сообщаемое газу (примерно до 0, 5 МПа в одной ступени и до 1, 5 МПа — в двухступенчатых компрессорах этого типа). Водокольцевые вакуум-насосы. Основным назначением водокольцевых вакуум-насосов является откачивание газа из аппаратов с целью создания в них глубокого вакуума. Их маркируют буквами ВВН.
![]()
В цилиндрическом корпусе 1 вакуум-насоса (рис. 8.10) эксцентрически, с некоторым смещением осей, установлен ротор 2. Перед пуском полость насоса частично заполняют водой. При вращении ротора его лопатки 6 заставляют вращаться воду так, что в корпусе формируется жидкостное кольцо 5. Между ротором, водяным кольцом и смежными лопатками образуются замкнутые ячейки переменного объема. Через входной патрубок 4 и всасывающее окно 7 в боковой крышке в полость насоса подсасывается газ. При уменьшении объема ячеек газ вытесняется через выходное окно 8 в выходной патрубок 3. Естественная убыль воды вместе с уходящим газом восполняется из емкости, которая до определенного уровня заполнена водой и сообщается с полостью насоса. Для создания вакуума применяют также струйные насосы (см. рис. 7.14). В качестве рабочей жидкости в них обычно используют водяной пар (тогда это пароструйный насос), за счет кинетической энергии которого перемещается газ, отсасываемый из емкости, в которой необходимо создать вакуум. Давление в одной пароструйной ступени может составлять 0, 9 атмосферного. Для получения более глубокого вакуума применяют двухступенчатые пароструйные насосы. Контрольные вопросы 1.Каково назначение компрессорных машин? На какие группы их подразделяют по степени сжатия газа? 2.Каковы устройство и принцип действия центробежного вентилятора? 3.Какие параметры определяют работу вентилятора? Что представляют собой характеристики вентилятора? 4.Какими способами можно регулировать подачу вентилятора? 5.Каковы устройство и принцип действия осевого вентилятора? Как количественно отличаются его параметры от аналогичных параметров центробежного вентилятора? 6.Какое положение по рабочим параметрам занимают газодувки в классификации компрессорных машин? 7.Как устроена и действует турбогазодувка? 8.Каковы устройство и принцип действия роторной пластинчатой газодувки? 9.Каковы конструктивные отличия турбокомпрессоров оттурбогазо- дувок? 10.В чем состоят особенности поршневого компрессора простого действия? 11.Изобразите примерный вид индикаторной диаграммы поршневого компрессора. Какие причины вызывают указанный характер изменения давления на отдельных стадиях работы компрессора? 12.Чем обусловлена ограниченная степень сжатия одной ступени компрессора? Каким образом достигают требуемой степени сжатия? 13.Какими способами можно регулировать подачу компрессора? 14.В чем состоит принципиальное отличие ротационного пластинчатого компрессора от газодувки? Глава 9
|