Цель работы. 1. Загальні відомості та класифікація компресорів.

План.

1. Загальні відомості та класифікація компресорів.

2. Будова і принцип дії компресорів.

3. Типи вентиляторів і їх характеристики.

 

(1) Компресори – це машини для стискання і переміщення газів та пари.

Класифікація.

За призначенням компресори поділяються на:

1. повітряні;

2. газові;

3. парові.

За принципом дії та будовою:

1. поршневі, 2. ротаційні, 3. відцентрові, 4. осьові,

5. гвинтоподібні, 6. мембранні, 7. струменеві.

Залежно від напрямку руху потоку компресори бувають:

1. відцентровими

2. осьовими.

Повітряні компресори широко використовуються в сільському господарстві (переробній промисловості), для приводу пневмомеханізмів, вібраторів, для вимушеного подавання палива, при виконанні будівельних робіт, в холодильних установках і т.ін.

Газові компресори застосовують при перекачуванні природного газу, стисканні кисню та інших газів.

У поршневому компресорі засмоктуване повітря стискується в циліндрі поршнем і по досягненні заданого тиску виштовхується в резервуар або мережу високого тиску. У поршневих машинахтиск підвищується, тому що зменшується об'єм газу в замкнутому просторі (наприклад, у циліндрі). Стиснутий в об'ємі газ чи повітря подається в ємкість або газопровід періодично (пульсаціями), що є характерною ознакою цих машин.

У ротаційному компресорі так само, як і в поршневому, застосовується об'ємний квазістатичний стиск газу.

У відцентрових і осьових компресорах, в компресорах ежекційної дії стиск газу має динамічний характер і здійснюється у два етапи. На першому етапі газу надається деяка швидкість, а на другому — кінетична енергія потоку перетво­рюється в енергію тиску.

У струменевих компресорах газ, що стискається змішується з іншим газом, що надходить із великою швидкістю, і в дифузорі стискається вже суміш.

У відцентрових компресорах потік рухається від центра до периферії колеса, що крутиться, тобто радіально, а в осъових — паралельно осі обертання робочого колеса.

Кількість газу, стискуваного в компресорі від низького до високого тиску за одиницю часу, називається продуктивністю компресора; Продуктивність компресора вимірюють в одиницях об'єму газу за го­дину або за хвилину. Об'єм газу звичайно виражають у нормальних; кубометрах, тобто приводять до нормальних умов (760 мм рт. ст. і 0°С).

 

(2) Будова і принцип дії поршневого компресора.

Поршневий компресор складається з циліндра 4 і пор­шня 3. На кришці циліндра встановлено всмоктуючий 2 і нагнітальний 1 клапани, які відкриваються автоматично під дією різниці тисків у циліндрі і всмоктуючому або нагнітальному трубопроводі. Поршню надається зворотно-поступальний рух через крйвошипно-шатунний механізм від зовнішнього джерела роботи (електро­мотор, двигун внутрішнього згоряння та ін.). Робочий процес компре­сора здійснюється за два ходи поршня. При рухові поршня зліва направо тиск газу в циліндрі зменшується, клапан 2 відкривається, і циліндр під тиском газу у всмоктуючому трубопроводі наповнюється газом при сталому тиску (Р₁ = const). Наповнення циліндра відбувається при pyсi поршня від крайнього лівого до крайнього пра­ного положень. При зворотному русі поршня всмоктуючий клапан 2 закривається. По досягненні в циліндрі тиску газу Р₂, дещо перевершуючого тиск у резервуарі, куди подається газ, відкривається клапан 1 і при подальшому рухові поршня справа наліво відбувається виш­товхування стиснутого газу з циліндра при Р₂ = const. Дійшовши до лівого крайнього положення, поршень знову починає рухатися зліва направо, і процес повторюється.

Поршневий компресор розраховується і будується так, щоб при роботі між поршнем і кришкою залишався певний простір. Це необхідно для того, щоб попередити удари поршня об кришку циліндра. Об’єм цього простору називається мертвим, або шкідливим V_м.

Теоретичну діаграму поршневого компресора з урахуванням шкідливого (мертвого) простору наведено на малюнку, де:

V_м – мертвий об’єм циліндра,

V_р – робочий об’єм циліндра;

V_розш. – об’єм розширення повітря перед всмоктуванням;

V_вс – об’єм всмоктування;

V_н – об’єм нагнітання.

Відношення мертвого об’єму V_м до робочого об’єму V_р циліндра називається коефіцієнтом мертвого простору α:

V_м

α = –––

V_р

 

В сучасних компресорах α=0,03-0,08. При переміщенні поршня від верхньої мертвої точки (ВМТ) до нижньої мертвої точки (НМТ) газ “шкідливого простору” розширюється (процес 3-4). Всмоктувальний клапан відкривається тільки при зниженні тиску цього газу в циліндрі до тиску всмоктування Р₁. У цьому випадку об’єм газу, що всмоктується V_вс, менший за робочий об’єм циліндра V_р. Це означає, що “шкідливий простір” зменшує кількість газу, який всмоктується, а отже і знижує продуктивність компресора.

Відношення об’ємів V_вс/V_р називається об’ємним або волюметричним коефіцієнтом компресора, або об’ємним ККД.

V_вс

λ_v = –––––

V_р

 

В сучасних компресорах λ_v складає 0,75-0,9 і характеризує ступінь використання робочого об’єму циліндра.

Із збільшенням відносної величини “мертвого простору” об’єм всмоктування а значить і продуктивність компресора зменшується. Продуктивність компресора зменшується також при збільшенні ступеня підвищення тиску:

Р₂

ε = ––––,

Р₁

 

Ротаційний (пластинчастий) компресор складається з вхідного патрубка 1, корпуса 2, ротора 3, пластин 4 і вихідного патрубка 5. Ротор 3 встановлюється ексцентричне відносно корпуса 2. У тілі ротора є пази, в які вільно встановлено пластини 4. При обертанні ротора пластини під дією відцентрової сили висуваються з пазів і ковзають по внутрішній стінці корпуса 2. Газ із резервуару низького тиску по вхідному патрубку надходить у компресор. Порція газу, що потрапила між пластинами, по ходу обертання ротори поступово зменшується в об'ємі, внаслідок чого тиск його підвищується. Стиснутий газ надходить у вихідний патрубок 5. Як видно, принцип дії ротаційного компресора аналогічний принципу дії поршневого: і в тому, і в другому разі стискування газу відбувається за рахунок зменшення об'єму, в якому замкнуто газ.

Одноступінчастий відцентровий компресор складається з вхідного патрубка 1, робочого колеса 2 з робочими лопатками, дифузора 3, вихідних патрубків 4 і корпуса 5. Газ надходить через вхідний патрубок у канали, утворені лопатками робочого колеса.

При обертанні робочого колеса газ захоплюється цими лопатками і набуває високої швидкості – обертання диска надає газу більшої кінетичної енергії. Далі газ надходить у дифузор, лопатки якого встановлені у нерухомому корпусі компресора. У дифузорі швидкість газу зменшується, і за рахунок гальмування його кінетична енергія перетворюється на потенціальну енергію тиску. Після того газ відводиться через вихідний патрубок.

 

(3) Типи вентиляторів і їх характеристика

Вентиляторами називають пристрої, які використовують для нагнітання і всмоктування повітря та газів при загальному напорі менше 0,015 МПа.

Розрізняють вентилятори:

– загального призначення;

– тягодутьові установки станційної енергетики (вентилятори дутьові, димососи);

– млинові;

– шахтні тощо.

Дуттьові вентилятори призначені для подавання повітря в топки парових котлів.

Димососи – для відсмоктування димових газів з котельних агрегатів.

Вентилятори гарячого дуття – для подавання повітря з температурою 200÷400^оС.

Млинові – для пневматичного транспортування вугільного пилу в системі пилоприготування.

За принципом дії та конструктивними особливостями вентилятори бувають відцентровими та осьовими.

Відцентрові вентилятори призначені для переміщення повітря і неагресивних газів з температурою до 80^оС. Найбільшого поширення в агропромисловому виробництві та переробній промисловості набули відцентрові (радіальні) вентилятори В–Ц–4–70, В–Ц4–75, В–Ц14–76, де: В – вентилятор; Ц – відцентровий; 4,14 – коефіцієнт повного тиску в режимі максимального к.к.д.; 70, 75, 76 – швидкохідність, рад/с.

Коефіцієнт швидкохідності вентилятора – це частота обертання його, при якій в режимі максимального к.к.д. він подає 1 м³/с газу, створюючи умовний тиск 0,3 кПа.

Характеристики вентиляторів встановлюють безпосередньо під час випробувань на постійній швидкості обертання і будують для повітря при стандартних умовах, коли Р_ст = 0,1 МПа, t_ст = 20^оС, відносна вологість повітря φ = 50 %, густина ρ = 1,2 кг/м².

Цель работы.

Изучение работы центробежного вентилятора на различных режимах и исследование его аэродинамических характеристик.