Гидромашины и компрессоры Лекция 18 Ступенчатое сжатие

Гидромашины и компрессоры Лекция № 18 Ступенчатое сжатие в компрессоре Роторные компрессоры Сам. ГТУ Кафедра МОНГП 2011 год

НАЗНАЧЕНИЕ И СХЕМА СТУПЕНЧАТОГО СЖАТИЯ • Ступенчатое сжатие газа приводит к усложнению компрессорного хозяйства, и его применение вызвано следующими причинами. • Прежде всего, оно необходимо в случае, когда температура конца сжатия газа превышает допускаемую по условиям безопасности и нормальной смазки компрессора. • При расчленении процесса повышения давления газа на ступени с промежуточными охлаждениями работа изменения давления совершается при меньших удельных объемах, благодаря чему достигается экономия мощности.

• Вместе с тем увеличиваются потери в клапанах и межступенных коммуникациях, усложняются компрессор и вся компрессорная установка за счет охладителей и коммуникаций, так что для данного значения в существует некоторое рентабельное число ступеней, зависящее от соотношения между стоимостью машины и затратами энергии на сжатие газа. • На практике применяют следующие числа ступеней z: z ε 1 7 2 5— 30 3 4 13— 150 35— 400 5— 7 150— 1100

• Принципиальная схема процесса представлена на рис. Поток газа проходит как бы через ряд одноступенчатых машин 1, 2, 3, 4, включенных последовательно и объединенных внутренними коммуникациями с охладителями, влагомаслоотделителями и сепараторами газоконденсата. Для каждой ступени сохраняются обозначения одноступенчатого сжатия с указанием номера ступени в индексе соответствующей величины, например pнi, ркi, Tнi, Tкi и т. д. • В связи с возможным отбором (или подводом) газа после некоторой ступени (на рисунке — после второй ступени) различают массовые расходы газа до отбора и после отбора. Расходы газа на входе каждой ступени (индекс «нi» ) неодинаковые также вследствие внешних утечек , перетеканий , выделений влаги и конденсации высококипящих компонентов газа.

Графики рабочего процесса, построенные в различных координатах

МОЩНОСТЬ КОМПРЕССОРА ПРИ СТУПЕНЧАТОМ СЖАТИИ • На вышеприведённых рис. представлены диаграммы изменения состояния газа в трехступенчатом компрессоре. Для упрощения принято, что охлаждение полное и изобарическое (охладители идеальные, без потерь). Суммарная работа изменения давления, затраченная в трех ступенях, эквивалентна площади 123456781. Выигрыш в работе по сравнению со сжатием без промежуточного охлаждения эквивалентен площади 234566'2. Недоохлаждение газа вызывает в следующей ступени увеличение работы (примерно 0, 3% на каждый градус). Поэтому для повышения экономичности компрессора стремятся к возможно полному охлаждению газа в промежуточных охладителях.

• • Указанный выигрыш в работе зависит также от распределения давления по ступеням компрессора. Можно распределить давления так, что мощность, потребляемая компрессором, станет минимальной. Индикаторная мощность многоступенчатого компрессора слагается из индикаторных мощностей во всех ступенях: Nинд = Nинд 1 + Nинд 2+…, При одинаковых адиабатических к. п. д. , полном охлаждении и постоянстве расходов газа во всех ступенях получим условие: • где • т. е. в этом случае оптимальные степени повышения давления в ступенях одинаковые. При этом индикаторную мощность можно определить так:

• Экономичность работы многоступенчатого компрессора оценивают двумя способами — по изотермическому к. п. д. ( из = Nиз/N) или по удельному расходу мощности. • Изотермическую мощность принято определять из условия, что во всех ступенях, кроме первой, рабочий процесс проходит при температуре поступающей охлаждающей воды. В ступенях высокого давления учитывают отклонение объема реального газа от идеального. • ГОСТ 18985— 73 на воздушные поршневые стационарные компрессоры с конечным давлением 0, 88 МПа ограничивает следующий удельный расход мощности при стандартных условиях испытания. • Объемный расход газа на • входе компрессора, м 3/мин 3 6 10 20 30 50 100 • Удельный расход • мощности, к. Вт-мин/м 3 6, 5/6, 2 5, 7 5, 6 5, 3 5, 4

Роторные компрессоры Схема пластинчатого компрессора

Схема жидкокольцевого компрессора

Схема трохоидного компрессора

Схемы коловратных нагнетателей

Винтовой компрессор