29. Охлаждение компрессоров

Давления, создаваемые компрессорами, работающими в технологических схемах производств, достигают больших значений. Однако получение высокого давления в одной ступени компрессора затруднительно. Причиной этого в центробежных комп­рессорах кроется в недопустимости таких скоростей рабочих лопас­тей, выполненных из материала с определенной прочно­стью, которые обеспечили бы требуемое высокое давление. Поэтому сжатие произво­дят в последовательно соединенных ступенях, осуществляя понижение температуры газа в охладителях, включенных в поток между ступенями.

Рис.26. Схема трёхступенчатого сжатия

Общая схема компрессора с трёхступенчатым сжатием и охлаждением представлена на рис.26. Здесь компрессор разделён на три последовательные ступени 3,4,5 между которыми помещены два промежуточных охладителя 1, а на выходе воздуха во внешнюю сеть – концевой охладитель 2.

Применение ступенчатого сжатия с охлаждением газа в охладителях между ступенями дает большую экономию в энергии, расходуемой на привод компрессора. Отчет­ливо это видно на Т-s диаграмме компрессора с двухступенчатым сжатием и охлаждением (рис.27).

Рис.27. Диаграмма двух- ступенчатого сжатия

Если сжатие производить в одной ступени, то линия сжатия изобразится политропой 1'–2 с показателем n>k. При сжатии в двух ступенях процесс изобразится ломаной линией 1'-2'-1"-2", состоящей из двух политроп 1'-2' и 1"-2" и изобары 2'–1", представляющей собой охлаждение в промежуточном охладителе при давлении р_пр= сопst. Экономия энергии от сжатия в двух ступенях с промежу­точным охлаждением выражается заштрихованными пло­щадками 1"-2'-2-2".

В современных компрессорах для повышения их экономичности применяют:

1) охлаждение подачей воды в специально выполненные полости корпуса (внутреннее охла­ждение), недостатком которого является ограниченная поверхность теплосъёма;

2) охлаждение газа в охладителях, устанавливаемых между отдельными ступенями (выносное охлаждение). В центробеж­ных компрессорах охладители располагают обычно между группами ступеней, получая, таким образом, более простую конструкцию установки.

3) охлаждение впрыском охлаждающей воды в поток газа перед первой ступенью компрессора. При этом способе теплота газа частично расходуется на испарение охлаж­дающей воды и температура конца сжатия существенно понижается. Недостатком способа является увлажнение газа, что во многих случаях недопустимо.

30. Характеристики центробежных компрессоров

Характеристиками центробежных компрессоров называются зависимости , и . На рис.28 показан примерный характер этих зависимостей при постоянной частоте вращения ротора компрессора, n = const.

Рабочий режим компрессора, как и других центробежных машин (насосов, вен­тиляторов), находится в точке b пересечения его характеристики с характеристикой I внешней пневматической сети.

Характеристики центробежных компрессоров имеют максимум. Номинальный режим работы ком­прессора соответствует и характеризуется параметрами Режим работы компрессора в точке К будет критическим, параметры и соответствующие этому режиму – критическими.

Рис.28. Характеристики центробежного компрессора

Рабочие режимы в точках, расположенных на правой ветви характеристики, являются устойчивыми. Если из-за уменьшения расхода воздуха из сети рабочий режим окажется в точке, рас­положенной на левой ветви характеристики, то работа компрес­сора будет неустойчивой и может возникнуть явление п о м­ n а ж а, при котором наблюдаются падения производительности и давления, сотрясения машины и воздухопроводов. Помпаж вредно воздействует на компрессоры, и при их эксплуатации принимаются меры для исключе­ния их работы на левой ветви характеристики. В конструкциях компрес­сорных установок для предотвраще­ния помпажа предусматриваются спе­циальные антипомпажные устройства.

Антипомпажное устройство имеет один или несколько быстродейству­ющих клапанов, соединяющих нагне­тательный патрубок или часть ступе­ней компрессора с атмосферой и сра­батывающих от датчика, если режим работы компрессора приближается к критическому.

При срабатывании антипомпажного устройства сжатый воздух частично уходит в атмосферу, увеличивается расход воздуха через компрессор и точка совместной работы компрессора с сетью смещается вправо от критической.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ. Тепловые двигатели