2.Сжатие и разрежение газов. Устройство и принцип действия компрессоров

Машины, предназначенные для перемещения и сжатия газов, называют компрессорными машинами.

Отношение конечного давления Р₂, создаваемого компрессорной машиной, к начальному давлению Р₁, при котором происходит всасывание газа, называется степенью сжатия.

В зависимости от величины степени сжатия различают:

• Вентиляторы (Р₂/Р₁=1,1) – для перемещения больших количеств газов;

• Газодувки(1,1<Р₂/Р₁<3)- для перемещения газов при относительно высоком сопротивлении газопроводящей сети;

• Компрессоры (Р₂/Р₁>3) – для создания высоких давлений

• Вакуум-насосы – для отсасывания газов при давлении ниже атмосферного

По принципу действия компрессорные машины делятся на:

• Поршневые; сжатие газа происходит в результате уменьшения объема, в котором заключен газ, при возвратно-поступательном движении поршня

Рис.4.13. Поршневой компрессор

• Ротационные; сжатие газа происходит в результате уменьшения объема, в котором заключен газ, при вращении эксцентрично расположенного ротора

Рис.4.14. Ротационный компрессор

• Центробежные; сжатие газа происходит под действием инерционных сил, возникающих при вращении рабочего колеса

Рис.4.15. Центробежный компрессор

• Осевые, где газ сжимается при движении его вдоль оси рабочего колеса и направляющего аппарата.

Рис.4.16. Осевой компрессор

Отличаясь принципом действия и конструкцией, каждый из указанных типов машин имеет свой диапазон рабочих условий и определенную область наивыгоднейшего применения.

Устройство одноступенчатого поршневого компрессора аналогично устройству поршневого насоса (рис.4.17).

Поршень 2 движется возвратно – поступательно в цилиндре 1, снабжённым всасывающим 3 и нагнетательным 4 клапанами. Поршень плотно прилегает к тщательно обработанной внутренней поверхности цилиндра, и делит герметически его полость на левую и правую части. Движение поршня осуществляется посредством кривошипно – шатунного механизма, передающего энергию от двигателя. При перемещении поршня слева направо газ при давлении, всасывается через клапан 3, при движении в обратную сторону газ сначала сжимается до требуемого давления и затем выталкивается через клапан 4 в нагнетательный газопровод. Так как при сжатии газа до требуемого давления неизбежно повышение его температуры. То стенки цилиндра обычно охлаждаются непрерывным потоком воды (5 – вход воды, 6 – выход воды).

Рис.4.17. Схема одноступенчатого поршневого компрессора:

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – вход воды; 6 – выход воды.

3.Вентиляторы и вакуум-насосы.

Вентиляторы (рис. 4.18.) используются для транспортировки газов при давлениях близких к атмосферному. По принципу действия вентиляторы делятся на осевые и центробежные.

Рис.4.18. Схема центробежного вентилятора:

1 – рабочее колесо; 2 – улиткообразный корпус; 3 – всасывающий патрубок; 4 – нагнетательный патрубок.

Вентиляторы применяются в вентиляционных системах, а также в технологических установках, например в качестве дымонасосов, для подачи воздуха в топочные камеры котлоагрегатов, абсорберы и другие аппараты.

Вакуум – насосы служат для создания и поддержания давления ниже атмосферного (разряжения). Эта цель достигается сжатием газа или парогазовой смеси от низкого давления на стороне всасывания до атмосферного на стороне нагнетания. По принципу действия вакуум – насосы не отличаются от компрессоров. Одна из их важнейших характеристик – создаваемое разряжение. Его выражают в процентах от атмосферного давления (например, разряжение ).

По принципу действия различают вакуум – насосы:

- поршневые

- ротационные

- струйные и т.д.

При создании в технологических процессах глубокого вакуума используется пароэжекционные вакуумные установки. Основной узел такой установки – пароструйный насос (рис.4.19).

Рис. 4.19. Пароэжекционный вакуумный насос:

1 – сопло; 2 – патрубок; 3 – смесительная камера; 4 – диффузор.

Он представляет собой эжектор, в сопло 1 которого подаётся водяной пар. Струя пара увлекает отсасываемый газ в смесительную камеру 3 они смешиваются. В диффузоре 4 вследствие уменьшения скорости кинетической энергии парогазовой смеси преобразуется в энергию давления. В паровых эжекторах можно достичь высокой степени повышения давления, однако коэффициент полезного действия их всего 5 – 7%.