Компрессоры. Основные характеристики. Компрессорная установка

Компрессор представляет собой машину, предназначенную для преобразования механической энергии в энергию сжатого газа. Так же, как и насосы, компрессоры по принципу действия можно подразделить следующим образом (рис. 5.4).

Конструкции машин, представленных в классификации (рис. 5.4), аналогичны соответствующим насосам с некоторыми особенностями. В зависимости от рабочего давления обычно компрессоры подразделяют так:

§ компрессоры низкого давления p_н < 1 МПа;

§ компрессоры среднего давления 1 МПа < p_н < 10 МПа;

§ компрессоры высокого давления 10 МПа < p_н < 100 МПа;

§ компрессоры сверхвысокого давления p_н > 100 МПа.

Рис. 5.4. Классификация компрессоров

Как правило, турбокомпрессоры применяются для получения низких давлений (до 1 МПа) при достаточно большой требуемой производительности. Если же требуется получить средние, большие и сверхбольшие давления – применяют компрессоры объёмного действия.

Производительность поршневого компрессора

Производительностью компрессора называется количество газа, подаваемое им в единицу времени. Теоретическая (идеальная) производительность определяется выражением:

где V_h –объём,описываемый поршнем; S _п–площадь поршня; l –длина хода поршня; n –частота вращения вала компрессора.

Реальная производительность будет отличаться от идеальной в силу ряда причин. Выражается это в том, что действительный объём, засасываемый компрессором, отличается от теоретического. Отношение действительного объёма к объёму, описываемому поршнем, называется коэффициентом заполнения компрессора:

Обычно k определяется как: k=k_о+(0,04÷0,05).

где k _о– объёмный коэффициент компрессора.

Таким образом, действительная производительность компрессора: Q=S _п l n k,

Мощность поршневого компрессора

Процесс сжатия в общем случае имеет политропный характер. Мощность политропного сжатия определяется по формуле: где n – показатель политропы; p ₁и p ₂–начальное и конечное абсолютные давления; Q ₁–производительность компрессора,приведенная ко входу.

Мощность на валу компрессора равна: N_в=N_п/η_мех

КПД компрессора (η_мех=0,8-0,9).

В частности, для компрессора однократного действия графики производительности и момента нагрузки на валу будут иметь вид (рис. 5.9 а)

Рис. 5.9. Характеристики поршневых компрессоров

На рис. 5.9 б приведены зависимости давления от производительности для поршневых компрессоров.

Чаще всего компрессоры работают в составе так называемой компрессорной установки. В неё кроме компрессора входят: пневмоаккумулятор (ресивер), блок подготовки воздуха (фильтр), холодильник, привод компрессора. Рассмотрим работу компрессорной

установки с поршневым компрессором как наиболее распространённую систему преобразования энергии газа (воздуха). Схема компрессорной установки приведена на рис. 5.5.

Основным элементом установки является компрессор 1, который получает воздух из атмосферы через фильтр 2. Задача фильтра – устранение твёрдых примесей и водяных паров, содержащихся в атмосферном воздухе. Если применяется многоступенчатое сжатие, между ступенями устанавливается холодильник 3 для улучшения механических характеристик газа. Компрессор имеет собственную систему охлаждения (воздушную или водяную). На выходе из компрессора обычно устанавливается маслоуловитель 4, назначением которого является удаление остатков смазочных материалов компрессора, которые попадают в воздух после сжатия. Одним из важнейших элементов компрессорной установки является пневмоаккумулятор (или ресивер) 5 – большая закрытая ёмкость, стенки которой рассчитаны на высокое давление. Основными задачами ресивера являются:

1) устранение пульсаций газа, поступающего от компрессора;

2) накопление в себе сжатого газа для обеспечения работоспособности пневмосистемы при отключении компрессора.