Вопрос 3.9. Принцип расчета системы охлаждения

Детали компрессора и сжимаемый газ охлаждаются водой или воздухом. Основным охлаждаемым узлом в компрессоре является цилиндр. Здесь отводится теплота, получаемая в результате сжатия газа, от трения поршневых колец о поверхность цилиндра и штока в сальнике. Газ охлаждается в охладителях, расположенных между ступенями компрессора.

Количество теплоты Q₁, отводимой от сжатого газа в единицу вре­мени в межступенчатом охладителе,

Q₁ =G-С_p-(T₂-T₁), (3.22)

где G - массовая подача ступени компрессора;

С_p - массовая теплоемкость газа при постоянном давлении;

T₁- температура газа на выходе из цилиндра после сжатия;

Т₂ - температура газа на входе в следующую ступень после охладителя.

-94-

Количество теплоты Q₂, отводимой от цилиндра компрессора в единицу времени, обычно принимается равным 0,7 от мощности, затрачиваемой на механические потери N_м1:

Q₂ =0,7· N_м1 (3.23)

Количество воды \У, необходимое для отвода теплоты Q₁ + Q₂ в единицу времени:

(3.24)

где с_в - удельная теплоемкость воды; Т_в2 - температура воды на выходе из охладителя; Т_в1 - температура воды на входе в охладитель.

Величину АТ определяют таким образом, чтобы температура ох­лаждающей воды не превышала 30...45°С, так как при температуре больше 45°С начинается повышенное выпадение солей, загрязняю­щих поверхности теплообмена, и чтобы скорость воды была не мень­ше 1,0...1.5м/с (иначе будет происходить быстрое заиливание повер­хностей теплообмена).

Применяются различные типы межступенчатых охладителей -многотрубные, ребристые, змеевиковые, типа «труба в трубе», ороси­тельные и другие. Определение площади поверхности охладитель­ного устройства представляют собой сложную задачу, так как долж­ны быть учтены многие факторы: степень влажности газа, скорость газа, теплопроводность газа в зависимости от его температуры и дав­ления, плотность газа, коэффициент теплообмена в прямой и изогну­той трубе, оребренность труб и т.д.

Необходимая поверхность охлаждения обычно устанавливается по допускаемым скоростям проходных сечений и числа труб в пачке, а затем по количеству теплоты, которое должно быть отобрано, рас­считывается длина трубного пучка. Если длина труб получается не­приемлемой, расчет повторяют, изменяя скорости движения газа, диаметр труб и другие параметры охладителя.

Вопрос 3.10. Конструкции поршневых компрессоров, схемы

На рис. 3.1 была представлена схема простейшего компрессора с одним цилиндром одинарного действия, (рабочая камера цилинд­ра находится с одной стороны поршня). В реальном компрессоре таких цилиндров имеется несколько, со сдвинутым по времени цик­лом работы одного цилиндра по отношению к другому. Этим дости­гается равномерность загрузки двигателя при повороте его вала на один оборот.

- 95 –

В промышленности применяется большое число компрессоров с несколькими ступенями сжатия. В этом случае схема компрессора усложняется. На рис. 3.8 показано несколько таких схем. Римскими цифрами обозначены ступени сжатия газа. В схемах характерно:

1) расположение цилиндров под углом друг к другу (схемы д, е), что позволяет экономить площадь, занимаемую компрессором, и до­стигать лучшей загрузки двигателя;

2) использование не только полости цилиндра перед поршнем, но и со стороны приводного штока (цилиндр двойного действия - схе­мы а, б, в, г, е, ж, з).

Это вызывает необходимость иметь уплотнение штока, но дает лучшее использование цилиндра;

3) расположение цилиндров друг против друга в одной плоско­сти (схема з), что позволяет лучше уравновесить инерционные силы, возникающие от движущихся масс компрессора.

Рис. 3.8. Схемы поршневых компрессоров

-96-

Значительное разнообразие в схемы установок вносит тип приво­да компрессора. В основном применяются компрессоры с приводом от электродвигателя, через клиноременную передачу, и с приводом от двигателя внутреннего сгорания, встроенного в конструкцию ком­прессора.