Мощность многоступенчатого компрессора

В многоступенчатых компрессорах с числом ступеней z при одинаковых работах отдельных ступеней изометрическая мощность компрессора определяется формулой

Мощность компрессора при указанном условии

Если работа отдельных ступеней неодинакова, то мощность на валу компрессора определяется как сумма мощностей отдельных ступеней.

Конструктивные типы компрессоров

Многоступенчатые компрессора выполняются в двух основных вариантах: с дифференциальными поршнями и несколькими ступенями сжатия в одном цилиндре; со ступенями сжатия в одном цилиндре; со ступенями сжатия в отдельных цилиндрах. Рассмотрим некоторые их них.

Двухступенчатый компрессор с дифференциальным поршнем двустороннего действия. В компрессоре этого типа (рис. 1) ступени сжатия разнесены по обе сторо­ны дифференциального поршня. Способ работы наглядно изображается индикаторными диаграммами, построенны­ми совместно для обеих ступеней (рис. 2).

Если полагать, что компрессор' всасывает воздух из атмосферы, то линия всасывания первой ступени будет лежать несколько ниже линии атмосферного давления. При движении поршня вправо происходит всасывание в первую ступень (линия 4'-1'), сжатие и выталкивание во второй ступени (линии 3'-2" и 2"-3").

Когда поршень начинает двигаться влево, в первой сту­пени происходит сжатие, а во второй — расширение газа. Последний процесс идет до тех пор, пока давление в ци­линдре не достигнет р2' в точке 4". В этот момент открыва­ется всасывающий клапан второй ступени и поршень, дви­гаясь влево, будет всасывать газ из замкнутого простран­ства охладителя. При этом давление газа будет понижаться. Когда поршень займет положение, определяемое точкой 2', давление газа в охладителе понизится настолько, что откроется напорный клапан первой ступени и газ будет поступать из нее через охладитель во вторую ступень. Давление газа будет изменяться по линии 2'-3'.

В начале хода вправо в первой ступени происходит расширение газа по политропе 3'-4'.

Объемы цилиндров первой и второй ступеней неодина­ковы, поэтому рассмотренные диаграммы имеют различ­ные масштабы абсцисс.

В компрессоре этого типа процессы сжатия в ступенях осуществляются на разных ходах поршня, и поэтому рабочие усилия на ходовые части распределяются довольно равномерно.

Рис. 1. Двухступенчатый компрессор прямоточного типа с дифференциальным поршнем.

Рис. 2. Теоретические индикаторные диаграммы двухступенчатого прямоточного компрессора с дифференциальным поршнем.

Двухступенчатый компрессор с дифференциальным поршнем одностороннего действия. Особенностью компрессора этого типа (рис. 3) является расположение первой и второй ступени по одну сторону поршня; это приводит к тому, что всасывание, как и подача, происходит в обеих ступенях одновременно.

Начиная от точки 3" (рис. 4),при движении поршня вправо происходит расширение во второй ступени до давления , которое было создано в охладителе ступенью при ходе поршня влево. В положении поршня, определяемом точкой 4", открывается всасывающий клапан второй ступени и происходит всасывание газа из замкнутого объёма охладителя. Это также процесс расширения газа по политропе 4"-1". В конце этого процесса давление во второй ступени понижается до . Далее при ходе поршня влево во второй ступени газ сжимается по линии 1"-2" и подаётся по линии 2"-3" в напорный трубопровод. В это же время в первой ступени происходит сжатие в политропе 1-2' до давления . В точке 2' открывается напорный клапан первой ступени и газ вытесняется из неё в замкнутый объём охладителя. Этот процесс протекает по политропе 2'-3' и сопровождается повышением давления от до . При ходе поршня вправо происходят расширение и всасывание в первой ступени.

В компрессоре этого типа полости первой и второй сту­пеней всегда разобщены закрытыми клапанами, но имеются процессы, протекающие совместно в полостях какой-либо ступени и охладителей. Охладитель кроме своего прямого назначения играет роль ресивера, т. е. емкости, принимающей газ из первой ступени.

В компрессорах с дифференциальными поршнями од­ностороннего действия (см. рис. 3) процессы сжатия и подачи протекают в обеих ступенях одновременно. Благо­даря этому в ходовых частях компрессора возникают вы­сокие, неравномерно распределенные усилия, требующие применения махового колеса большой массы. Такая схема применяется обычно в комбинации с прямоточной схемой для компрессоров с количеством ступеней больше двух.

Рис. 3. Двухступенчатый компрессор с дифференциальным поршнем одностороннего действия

Рис. 4. Теоретические индика­торные диаграммы двухступенча­того компрессора с дифферен­циальным поршнем односторонне­го действия

Трехступенчатый компрессор с дифференциальным поршнем. Ступени компрессора (рис. 5) комбинируются так, что каждые две соседние ступени представляют собой двухступенчатый компрессор. При равенстве работ отдель­ных ступеней, что диктуется условиями энергетической

эффективности, такая схема дает значительные неравно­мерные усилия в ходовых частях. Чтобы уменьшить эти усилия и распределить их более равномерно, применяют схему трехступенчатого компрессора с разделением первой ступени (рис. 6).

Рис. 5. Трехступенчатый компрессор с дифферен­циальным поршнем

Рис. 6. Трехступенчатый компрессор с дифференциаль­ным поршнем и разделенной первой ступенью

Многоступенчатые компрессоры с дифференциальным поршнем. Используя принцип создания ступеней при по­мощи поршня переменного диаметра, можно сконструиро­вать компрессор с большим количеством ступеней. На рис. 7 приведена схема шестиступенчатого компрессора.

Рис. 7. Схема шестиступенчатого компрессора с дифференциальным

Поршнем