Компрессорные машины Гидравлические машины предназначенные для сжатия

Компрессорные машины

Гидравлические машины, предназначенные для сжатия и перемещения газа, называют компрессорными машинами. По развиваемому давлению компрессорные машины подразделяют • компрессоры (давление больше 0, 2 МПа) • газодувки (давление от 0, 015 до 0, 2 МПа), • вентиляторы (давление менее 0, 015 МПа)

Классификация компрессорных машин ОБЪЕМНЫЕ • • • поршневой мембранный пластинчатый винтовой компрессор Рутса ЛОПАСТНЫЕ центробежный осевой

ОБЪЕМНЫЕ КОМПРЕССОРЫ Работают по принципу вытеснения. Воздух замыкают в рабочей камере, затем уменьшают ее объем, после чего открывается нагнетательный клапан и рабочая камера соединяется с отводящим (нагнетательным) трубопроводом

ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР 1 – всасывающий клапан; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – приводной вал; 5 – кривошипно-шатунный механизм; 6 – крышка; 7 – нагнетательный клапан. а –всасывание; б –нагнетание.

Поршневой компрессор двойного действия

Двухступенчатый поршневой компрессор 1 – первая ступень; 2 – охладитель; 3 – вторая ступень.

Мембранный компрессор 1 – гибкая мембрана; 2 – шток. Роль поршня выполняет гибкая жестко закрепленная мембрана

Пластинчатый (шиберный) компрессор 1 – статор; 2 – пластина; 3 – ротор. Вращающиеся пластины делят пространство между ротором и статором на рабочие камеры, объем которых меняется по мере поворота ротора

Винтовой компрессор 1 2 1 – ведущий винт; 2 – ведомый винт. Воздух в компрессоре перемещается поступательно. При вращении винтовая резьба, взаимно замыкаясь, отсекает некоторый объем воздуха в камере всасывания и перемещает его вдоль оси винтов, вытесняя в конечном итоге в камеру нагнетания

Компрессор Рутса 1 1 – вытеснители; 2 – шестерни; 3 – корпус. Воздух, попадая в рабочие камеры между вытеснителями и корпусом, переносится из зоны всасывания в зону нагнетания. Рабочие органы не находятся в зацеплении друг с другом, а синхронизация их вращения осуществляется шестернями. Отсутствие трущихся поверхностей в рабочей камере способствует увеличению производительности за счет большой частоты вращения

ЛОПАСТНЫЕ КОМПРЕССОРЫ 1 – рабочее колесо; 2 – спиральный отвод Всасываемый воздух поступает в осевом направлении. Попадая в межлопастные каналы, под действием центробежных сил воздух движется от центра к периферии, получая энергию от лопастной системы. В отводе кинетическая энергия частично преобразуется в энергию давления.

Осевой компрессор 1 2 1 – ротор; 2 – рабочие лопатки. Поток воздуха на входе в рабочее колесо имеет осевое направление. В отводе устанавливают направляющий аппарат, раскручивающий поток.

Теоретический процесс работы поршневого компрессора сжатие изотермическое 3 2 22 21 4 1 V (кривая 1 – 2) адиабатическое (кривая 1 – 2 2) политропическое (кривая 1 – 2 1)

Чередование этапов рабочего процесса в поршневом компрессоре такое же, как в поршневом насосе. 4 – открытие всасывающего клапана 4 – 1 – процесс всасывания 1 – 2 – процесс сжатия 2 – открытие нагнетательного клапана 2 – 3 – процесс нагнетания 3 2 3 – 4 – расширение газа 4 1

В охлаждаемом компрессоре, когда температура газа постоянна, процесс сжатия отображается изотермой 1 - 2 2 1

Если тепло не подводится к газу и не отводится от него, процесс идет по адиабате 1 - 22 22 1

Реальный процесс – политропный. В реальных условиях обеспечить изотермический процесс сжатия невозможно, так как вначале процесс идет с подводом тепла к газу, (вначале температура газа меньше температуры цилиндра), затем– с отводом тепла от газа, (когда температура газа выше температуры стенок цилиндра)

Теоретический процесс не учитывает сопротивление клапанов, влияние «мертвого» пространства, затрат энергии на трение, состояние уплотнений и других условий

Диаграмма действительного рабочего процесса одноступенчатого компрессора

При реальной работе поршень не доходит до крышки цилиндра, образуя мертвое пространство Vм. Всасывание газа в цилиндре происходит при более низком давлении. Это связано с потерями давления на открытие клапана. Vs – объем, соответствующий ходу поршня Vм - объем мертвого пространства

Подача компрессора Объем газа, всасываемый поршнем, меньше рабочего объема цилиндра. Действительный объем всасывания: Vвс. д = λ 0 λр λт. Vр, где λ 0 = λвс /Vр - объемный коэффициент (отношение всасываемого объема к объему цилиндра), λ 0 = 1 – а (ε 1/n – 1), где a = Vм /Vр - относительный «мертвый объем» , принимают а = 0, 05… 0, 18 λр = 0, 95… 0, 98 – коэффициент давления (учитывает уменьшение действительного объема всасываемого газа вследствие задержки и постепенности открытия клапанов), λт = 0, 90… 0, 95 – тепловой коэффициент (учитывает уменьшение действительного объема всасываемого газа вследствие нагрева его от горячих поверхностей клапана, цилиндра и поршня), Vр – рабочий объем цилиндра Объемная подача компрессора: Q = Vвс. д n, где n - частота вращения приводного вала компрессора (число двойных ходов поршня в единицу времени)