Описание технологического процесса производства сжатого воздуха
1.2.1 Виды компрессоров
Компрессорами называют машины, предназначенные для сжатия и перемещения газов. В этих машинах подведенная механическая энергия преобразуется в энергию потока газа.
По принципу действия компрессоры делятся на два класса: динамические и объемные.
В динамических компрессорах энергия сообщается потоку газа за счет того, что рабочие органы компрессора оказывают силовое воздействие на газ, находящийся в его проточной части.
В промышленности используют динамические компрессоры лопастного типа, в которых рабочим органом является колесо с лопастями. Эти лопасти при вращении колеса оказывают силовое воздействие на газ.
По направлению движения потока газа относительно оси вращения рабочего колеса лопастные компрессоры делятся на центробежные и осевые. Если одно рабочее колесо (одна ступень) в лопастных компрессорах не может создать требуемое давление сжатия газа, то используют последовательно несколько ступеней сжатия — многоступенчатые компрессоры, которые применяют в пневмосистемах с рабочим давлением газа до 1 МПа и выше.
Рис. 1.2.1.1 Схема одной ступени центробежногокомпрессора
На рис. 1 представлена схема одной ступени центробежного компрессора. Газ поступает на лопатки рабочего колеса 2, которое вместе с валом 1 вращается в корпусе 3. Приобретя энергию на рабочем колесе, газ поступает сначала в диффузор 4, где кинетическая энергия превращается в потенциальную, а затем в обратный направляющий аппарат 5, где потенциальная энергия снова переходит в кинетическую. Рабочее колесо и обратный направляющий аппарат разделены диафрагмой 6.
В многоступенчатом центробежном компрессоре ступени соединяются последовательно. Число ступеней определяется требуемым давлением газа на выходе компрессора с учетом того, что в обычных конструкциях в одной ступени давление повышается в 1,2…1,5 раза.
Примером простейшего одноступенчатого осевого компрессора может служить обычный бытовой вентилятор, у которого на роторе расположены лопасти (лопатки), сообщающие воздуху осевое движение.
В промышленности осевой компрессор — это сложная многоступенчатая лопастная машина, состоящая из ротора с закрепленными на нем рядами профилированных лопаток, каждый ряд которых представляет собой рабочее колесо одной ступени, и статора с закрепленными на нем рядами таких же лопаток, образующих направляющие аппараты ступеней.
Рис. 1.2.1.2 Конструктивная схема осевого компрессора (ВА – входной направляющий аппарат; РК – рабочее колесо; НА – направляющий аппарат; СА – спрямляющий аппарат)
Конструктивная схема многоступенчатого осевого компрессора представлена на рис. 2. Газ поступает в компрессор через входной конфузор либо прямо на лопатки рабочего колеса первой ступени, либо через лопатки входного направляющего аппарата ВА, создающего предварительную закрутку потока газа, что улучшает рабочие характеристики компрессора. За входным направляющим аппаратом располагаются ступени компрессора. Каждая ступень – совокупность рабочего колеса РК и следующего за ним направляющего аппарата НА. Цель направляющего аппарата — придать потоку газа, выходящему из рабочего колеса, направление движения, необходимое для поступления в следующую ступень.
Пройдя п ступеней компрессора, поток газа выходит закрученным и с большой скоростью. Для раскрутки потока и снижения eгo скорости перед выходным диффузором устанавливают спрямляющий аппарат СА.
Работа объемных компрессоров, как и объемных насосов, основана на принципе вытеснения газа из рабочих камер за счет движения вытеснителей.