Многоступенчатое сжатие

Дата добавления: 2014-07-19 | Просмотров: 2879

Многоступенчатое сжатие применяют для получения высоких давлений газа. Процесс многоступенчатого сжатия осуществляют в многоступенчатых компрессорах, в которых газ проходит последовательно ряд ступеней, постепенно сжимаясь до конечного давления. Поскольку при сжатии газ нагревается, то между ступенями газ подвергают охлаждению в промежуточных холодильниках, объемы цилиндров постепенно уменьшаются от первой к последней ступени.

Схема многоступенчатого компрессора приведена на рис. 7.2.

В первой ступени компрессора газ сжимается по политропе под давлением Р^!₂, затем он поступает в промежуточный холодильник 1, где охлаждается до начальной температуры Т₁.

Рис. 7.2. Схема многоступенчатого компрессора

После холодильника газ поступает во вторую ступень и сжимается по политропе до Р^!!₂, затем охлаждается до температуры Т₁ в холодильнике 2 и поступает в цилиндр третьей ступени, где сжимается до давления Р₂. Если степень сжатия в каждой ступени равна 5, то степень сжатия трехступенчатого компрессора равна 125 (5³= 125).

7.3. Ротационные пластинчатые и водокольцевые компрессоры и вакуум-насосы

Принципиальная схема ротационного компрессора представлена на рисунке 7.3.

Рис. 7.3. Схема ротационного пластинчатого компрессора

В корпусе 1 компрессора вращается ротор 2, эксцентрично расположенный относительно внутренней поверхности корпуса. Пластины 3 свободно перемещаются в пазах ротора и при его вращении выбрасываются центробежной силой из пазов. Эта же сила плотно прижимает пластины к внутренней поверхности корпуса. Таким образом, серповидное рабочее пространство разделяется с помощью пластин на ряд неравных по объему камер.

Объем камер при движении ротора увеличивается слева от вертикальной оси и уменьшается справа от нее (при вращении ротора по часовой стрелке). Соответственно этому газ засасывается через всасывающий патрубок и нагнетается через нагнетательный патрубок. Число пластин в роторе может быть от 2 до 30.

Так как плотность газа по сравнению с плотностью жидкости мала, то и степень сжатия в одном колесе невелика (1,2 – 1,3 раза). Поэтому для получения больших степеней сжатия используют многоступенчатые компрессорные машины.

Давление нагнетания для одноступенчатых компрессоров достигает 0,5 МПа, для двухступенчатых – 1,5 МПа.

Производительность по всасыванию пластинчатых компрессоров лежит в пределах 5–10000 м³/ч, число оборотов колеблется от 300 до 2800 об/мин.

Пластинчатые вакуум-насосы работают по принципу пластинчатых компрессоров и обеспечивают получение вакуума до остаточного давления 15 мм рт.ст. (одноступенчатые) и до 2 мм рт.ст. (многоступенчатые).

Для получения большего вакуума применяются масляные вакуум-насосы. Масляными вакуум-насосами называются пластинчатые вакуум-насосы, в цилиндр которых вводится больше масла, чем нужно для смазки. Это улучшает их коэффициент подачи в результате заполнения маслом вредного производства и снижает потери от неплотностей.

Разновидность ротационных пластинчатых компрессоров – водокольцевые компрессоры (рис. 7.4).

Принцип действия аналогичен пластинчатым компрессорам, но в отличие от них эксцентрично расположенный ротор имеет неподвижные лопатки.

Корпус компрессора перед пуском примерно наполовину заполняется водой или другой жидкостью, которая при вращении ротора отбрасывается к периферии и образует водяное кольцо, соосное с корпусом компрессора и эксцентричное по отношению к ротору.

Между лопатками ротора и водяным кольцом образуются ячейки, объем которых за время первой половины оборота ротора увеличивается, а за время второй – уменьшается, вследствие чего происходит всасывание и нагнетание газа.

Рис. 7.4. Схема ротационного водокольцевого

компрессора

В компрессорах такого типа жидкостное кольцо играет роль поршня, с помощью которого уменьшается объем рабочих камер. Поэтому компрессоры называют также компрессорами с жидкостным поршнем.

Водокольцевые компрессоры создают небольшое избыточное давление до 0,1 МПа и чаще всего используются в качестве вакуум-насосов.

В одноступенчатых водокольцевых вакуум-насосах можно достигнуть вакуума 95 %.

7.4. Турбогазодувки и турбокомпрессоры

Турбокомпрессоры могут быть центробежными и осевыми.

Центробежная турбогазодувка представлена в виде принципиальной схемы на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Схема одноступенчатой турбогазодувки

В корпусе 1 турбогазодувки вращается рабочее колесо 2 с лопатками, подобными лопатке центробежного насоса.

Колесо обычно помещают внутри направляющего аппарата 3, в котором происходит преобразование кинетической энергии газа в потенциальную энергию давления.

Направляющий аппарат представляет собой два кольцевых диска, соединенных между собой лопатками с наклоном, противоположным наклону лопаток рабочего колеса. Газ поступает в турбогазодувку через патрубок 4 и выходит из нагнетательного патрубка 5. Турбогазодувки могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.