Число ступеней в компрессоре (3 видео)

На рисунке пунктирными линиями изображены диаграммы теоретического процесса трехступенчатого компрессора.

Площадь F5-7-8-10-11-2-5 численно равна уменьшению работы вследствие межступенчатого охлаждения газа.

Сплошными линиями нанесены схематизированные диаграммы действительного процесса.

Давление всасывания в первой ступени при действительном процессе будет ниже теоретического на величину потерь давления

Площадь индикаторной диаграммы первой ступени при действительном процессе будет больше, чем при теоретическом, на величину заштрихованных площадей. Таким же образом произойдет увеличение площадей индикаторных диаграмм второй и третей ступеней. Следовательно, суммарная площадь индикаторных диаграмм действительного процесса будет больше, чем при теоретическом. Эта разница будет увеличиваться с увеличением количества ступеней, так как с каждой новой ступенью добавляется сопротивление всасывающих и нагнетательных клапанов, межступенчатого холодильника и газовых коммуникаций.

При рассмотрении теоретического процесса добавка каждой новой ступени дает выигрыш в индикаторной работе, так как приближает процесс к изотермическому, но дополнительная экономия, достигаемая в работе от введения каждой новой ступени, прогрессивно снижается.

В действительном процессе выигрыш от установки новой ступени будет меньше, чем в теоретическом, на величину сопротивлений клапанов и межступенчатых коммуникаций новой ступени. В реальных условиях при установке какой-то новой ступени может произойти не уменьшение, а увеличение суммарной индикаторной работы, так как выигрыш от охлаждения окажется меньше увеличения индикаторной работы в связи с газодинамическими сопротивлениями ступени. Каждая новая ступень больше

С увеличением числа степеней возрастает количество узлов трения в компрессоре. Возрастает количество поршней, поршневых колец, шатунов, сальников и других узлов, в которых необходимо затрагивать добавочную работу на преодоление трения.

Чрезмерное увеличение количества ступеней усложняет конструкцию машины, увеличивает вес, габариты и стоимость ее.

Таким образом, при данной общей степени повышения давления существует оптимальное количество ступеней, при котором компрессор получается наиболее рациональным. Следовательно, правильный выбор количества ступеней является важной практической задачей. При определении оптимального количества ступеней следует учитывать не только их влияние на КПД, но и ряд эксплуатационных соображений.

Выбор числа ступеней производится следующим образом. Выбирают степень повышения давления в одной ступени при теоретическом процессе компрессора.

Ранее было показано, что в теоретическом процессе многоступенчатого компрессора при равных степенях повышения давления и одинаковых показателях политропы во всех ступенях требуется минимальная работа. Так как в теоретическом процессе компрессора давление всасывания ступени равно давлению нагнетания предыдущей ступени, то при количестве ступеней

(1)

принимают обычно в пределах 2,5±4 в зависимости от условий работы машины. Чем больше принятая величина

При проектировании компрессоров для трансибритных установок (самолёты, автомобили, корабли), где главное внимание уделяется сокращению веса и габаритов машин, а вопросы КПД играют второстепенную роль, число ступеней целесообразно выбирать наименьшим. Для таких машин выбирают наибольшую допустимую величину и округляют величину Z в сторону меньшего целого числа.

Для стационарных установок, в которых компрессоры должны работать беспрерывно и длительно, имеет большое значение долговечность компрессоров и их КПД. В этих машинах

Значение Z в существующих компрессорах, работающих при P1 = 1кг/см2.

Содержание

Одно-, двух-, и многоступенчатые компрессоры
Сколько бывает ступеней?
Одноступенчатые агрегаты – простота в работе и обслуживании
Двухступенчатые компрессоры – баланс производительности и мощности
Многоступенчатые агрегаты: нюансы
Какой лучше?
Выбор числа ступеней компрессора
🎬 Видео

Видео:9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать

Одно-, двух-, и многоступенчатые компрессоры

Published by Admin Under Компрессоры on Август 21, 2016

Компрессор – прибор, который сжимает и подает воздух или любой нужный газ в сети воздухопроводов, газопроводов, моторы и другие конструкции. В нем сжатие происходит за счет охлаждения поступаемого воздуха – это наиболее экономичный и эффективный вариант, базирующийся на изотермических процессах.
На рынке можно найти приборы с разным количеством ступеней в комплектации. Как они влияют на работу компрессора, и сколько вообще их может быть? В этом нужно хорошенько разобраться. Тем более что компрессоры так часто используются в технике и сетях снабжения.

Видео:Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать

Сколько бывает ступеней?

В компрессорах, по идее, может быть неограниченное число ступеней сжатия. Но только при отсутствии трения и идеальным параметрам работы, воздуха и остальных аспектов. На практике этого добиться невозможно.
Сегодня рынок подобного оборудования предлагает клиентам три вида компрессоров, различающихся количеством ступеней:

самый простые одноступенчатые;

многоступенчатые.
У каждого варианта имеются свои положительные стороны и недостатки. Поэтому сферы распространения всех трех видов редко перекрывают друг друга: для одной цели одноступенчатый и многоступенчатый компрессоры вряд ли подойдут одинаково хорошо.
О каждом виде компрессоров стоит поговорить отдельно.

Читайте также: Что такое масляный компрессор бытовой

Видео:Курс ""Турбомашины". Раздел 3.1.1. Принцип действия ступени компрессораСкачать

Одноступенчатые агрегаты – простота в работе и обслуживании

Одноступенчатый компрессор – прародитель остальных двух вариантов. Принцип его работы, если агрегат поршневой, весьма прост: для сжатия газов и воздуха используются возвратно-поступательные движения поршня, который работает на энергии от двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя.
Как видно из названия, у такого агрегата всего одна ступень сжатия, однако его применение имеет достаточно широкие границы благодаря многим положительным качествам:

для него достаточно двигателя небольшой мощности;

занимает мало места, поэтому незаменим в небольших маломощных агрегатах;

ремонт и монтаж проходят относительно просто.
Одноступенчатые компрессоры наиболее распространены – их приобретают как крупные компании, так и частные лица. Но и у этих приборов есть свои недостатки, о которых нужно знать перед приобретением или монтажом:

нельзя использовать компрессор с одной ступенью сжатия для устройства сложных сетей или работы больших и мощных агрегатов;

мощность сжатия может достигать всего лишь 12-ти атмосфер;

больше одного или двух часов в день эксплуатировать прибор нежелательно;

при неправильной эксплуатации возможно самовозгорание.

Видео:Центробежный компрессорСкачать

Двухступенчатые компрессоры – баланс производительности и мощности

Агрегаты с двумя ступенями сжатия имеют уже гораздо больший диапазон применения, нежели первый вариант. На сегодняшний день они считаются лучшими, если учитывать мощность приборов, с которыми возможна их совместная работа, и экономичность процесса.
Двухступенчатый компрессор имеет два поршня, что логично, а сжатие происходит по двум ступеням:

воздух или газ, как и в одноступенчатом агрегате, проходит первую ступень;
после продукт не выходит, а охлаждается на межступенчатом интервале, расширяя диапазон сжатия еще в несколько раз;
и уже на второй ступени происходит окончательное сжатие воздуха до максимальной отметки.

Плюсы использования такого компрессора очевидны:

нагрузка на части агрегата распределяется равномерно;
КПД увеличивается за счет экономии мощности, потраченной на сжатие;
срок службы дольше, чем у одноступенчатых приборов.

Правда, двухступенчатые компрессоры больше по размерам, что обусловлено наличием двух поршней вместо одного. Это, вероятно, единственный их недостаток по сравнению с одноступенчатыми агрегатами.

Видео:Поршневой компрессорСкачать

Многоступенчатые агрегаты: нюансы

Многоступенчатые поршневые компрессоры, как известно, могут иметь различное количество поршней. При этом между каждым уровнем сжатия воздух или газ охлаждаются, увеличивая возможность повышения давления. К тому же у таких приборов имеется тепловая рубашка, в которую отводится лишнее тепло.
Многоступенчатый компрессор, по сравнению с двумя предыдущими вариантами, гарантирует еще большую плавность перехода нагрузок на рабочие части агрегата и принимающие трубы. Также у таких приборов имеются и другие плюсы:

они производят газ и воздух большого давления, которое требуется для больших предприятий;

температура на выходе из компрессора относительно низкая, что увеличивает срок службы сопутствующего оборудования;

задействуется небольшая мощность на сжатие самых разных объемов воздуха и газов;

угрозы самовозгорания минимальны.
Из минусов, как и в предыдущем варианте, стоит отметить громоздкость. К тому же такой прибор сложно ремонтировать и содержать.

Видео:Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать

Какой лучше?

Однозначной рекомендации по выбору компрессора не существует. Главное, на что стоит обращать внимание при покупке – для каких целей приобретается прибор. Совсем нецелесообразно выбирать многоступенчатые варианты, когда можно обойтись всего одной ступенью сжатия. К тому же, уход за прибором – тоже немаловажный аспект для выбора: если одноступенчатые компрессоры ремонтировать и содержать довольно легко, то многоступенчатый лучше доверить профессионалу.
Оборудование должно подходить целям использования, иначе в покупке можно быстро разочароваться. Правда, двухступенчатый вариант компрессора можно с натяжкой назвать универсальным – он подходит и для небольших сетей снабжения, и для достаточно серьезных агрегатов и приборов.
Чтобы компрессор идеально подошел под определенные цели, возможно, придется произвести простейшие или даже сложные расчеты. Без них не всегда возможно точно сказать, как мощность компрессора отразится на других частях сети и правильно ли произойдет сжатие.

Видео:Компрессор (Павлов) классификация/ступени/конструкция роторовСкачать

Выбор числа ступеней компрессора

Индикаторная работа при многоступенчатом сжатии будет равна сумме индикаторных работ ступеней. Анализировать работу многоступенчатого компрессора при помощи действительных индикаторных диаграмм отдельных ступеней весьма сложно. Для качественной оценки изменения величины Ζ_ин в многоступенчатом компрессоре при действительном рабочем процессе учтем влияние сопротивление коммуникаций. Для упрощения анализа пренебрегаем влиянием мертвых пространств, так как при n_с=n_р мертвое пространство не влияет на индикаторную работу Ζ_ин.

Читайте также: Как правильно промыть систему отопления с помощью компрессора

Рис. 2

Площадь F_{5-7-8-10-11-2-5} численно равна уменьшению работы вследствие межступенчатого охлаждения газа.

Сплошными линиями нанесены схематизированные диаграммы действительного процесса.

Давление всасывания в первой ступени при действительном процессе будет ниже теоретического на величину потерь давления Δp_1I во всасывающем трубопроводе и клапанах. Давление нагнетания будет выше теоретического на величину потерь давления Δp_2I в нагнетательных клапанах, в холодильнике и в межступенчатых коммуникациях до всасывающего патрубка второй ступени. То же самое будет наблюдаться и в последующих ступенях.

В действительном процессе выигрыш от установки новой ступени будет меньше, чем в теоретическом, на величину сопротивлений клапанов и межступенчатых коммуникаций новой ступени. В реальных условиях при установке какой-то новой Ζ й ступени может произойти не уменьшение, а увеличение суммарной индикаторной работы, так как выигрыш от охлаждения окажется меньше увеличения индикаторной работы в связи с газодинамическими сопротивлениями ступени. Каждая новая ступень больше Ζ й будет уменьшать индикаторный КПД машины.

Таким образом, при данной общей степени повышения давления ε_об существует оптимальное количество ступеней, при котором компрессор получается наиболее рациональным. Следовательно, правильный выбор количества ступеней является важной практической задачей. При определении оптимального количества ступеней следует учитывать не только их влияние на КПД, но и ряд эксплуатационных соображений.

(1)

ε_ст принимают обычно в пределах 2,5±4 в зависимости от условий работы машины. Чем больше принятая величина ε_ст, тем меньше число ступеней при данной ε_об_. Величину Z, полученную по уравнению (1), надо округлить до ближайшего целого числа.

Зависимость η_из_{. инд.} от конечного давления для различных чисел.

При проектировании компрессоров для трансибритных установок (самолёты, автомобили, корабли), где главное внимание уделяется сокращению веса и габаритов машин, а вопросы КПД играют второстепенную роль, число ступеней целесообразно выбирать наименьшим. Для таких машин выбирают наибольшую допустимую величину ε_ст и округляют величину Z в сторону меньшего целого числа.

Для стационарных установок, в которых компрессоры должны работать беспрерывно и длительно, имеет большое значение долговечность компрессоров и их КПД. В этих машинах ε_ст должна быть несколько меньшей и соответственно количество ступеней Z большим. Если начальное давление газа P₁_I ≈ 1атмосфера, то при выборе числа ступеней можно руководствоваться следующей таблицей, где приведены данные по существующим компрессорам.

Значение Z в существующих компрессорах, работающих при P₁ = 1кг/см 2 .

P_2Z, кг/см 2	5-6	6-30	14-150	36-400	150-1000	200-1000	800-1000
Z

Здесь мы видим, то при одной и той же величине P₂_Z компрессоры изготавливаются с большим или меньшим количеством ступеней, что можно объяснить различными эксплуатационными условиями компрессоров.

Распределение давлений по ступеням, выбор относительных величин мёртвых пространств и показателей политропы.

Читайте также: Как определить компрессор кондиционера приора

В основу распределения давлений между ступенями при действительном процессецелесообразно положить такой закон распределения, который при теоретическом процессе в компрессоре является наивыгоднейшим. В этом случае затрата общей индикаторной работы в действительном процессе будет весьма близкой к минимуму.

1. Задаётся ε_ст.

2. Находим ε_об_. = , где P₁_I и P₂_Z – известны. Если заданы P_нач и P_кон, то P₁_I и P₂_Z устанавливаются таким же путём, как и для одноступенчатого компрессора.

3. Определяем число ступеней Z.

Округляем Z до целого числа и затем определяем ε_ст.

В некоторых случаях корректируют степень повышения давления в I, а иногда и в последних ступенях в сторону их снижения. Это делается по тем причинам, что относительная величина потерь давления в I ступени β₁_I и β₂_I обычно больше чем в последующих ступенях. Поэтому, если принять ε_I = ε_ст, то действительная степень повышения давления с учётом потерь давления ε_yI получится больше, чем в следующих ступенях. Это приводит к снижению коэффициента производительности λ, увеличению диаметра цилиндра первой ступени, веса и габаритов её.

Учитывая это, целесообразно ε_I при теоретическом процессе принять ниже, чем в остальных, на 5±10%.

Тогда, сохраняя одинаковыми ε во всех остальных ситуациях, получим.

Для последней ступени теоретическая ε снижается в этих случаях, когда у компрессора предполагается работа на давление выше рассчитанного или если при выбранном способе регулирования производительности требуется повышение ε на последней ступени.

Тогда для последней ступени в теоретическом процессе компрессора берётся

При корректировании ε для I и последней ступеней получим для промежуточных ступеней следующее значение:

М. И. Френкель рекомендует уменьшать ε от первой ступени к последней. При этом повышается экономичность, достигаются эксплуатационные преимущества. В ступенях высокого давления охлаждение цилиндров мало эффективно, поэтому показатель политропы сжатия и, следовательно, температуры в цилиндрах выше, чем в ступенях низкого давления. Понижение ε в ступенях высокого давления выравнивает температуры нагнетания по ступеням, улучшает условия смазки и повышает надёжность машины.

Давление по ступеням при теоретическом процессе в компрессоре будет следующим:

4. Находят ε по ступеням при действительном процессе в компрессоре в первой ступени.

, где ΔP₁_I – потери давления в связи с продолжением сопротивлений при всасывании такие же, как и в одноступенчатом компрессоре.

ΔP₂_I – потери давления в связи с преодолением сопротивлений в нагнетательных клапанах, газовых коммуникациях и холодильнике на пути газа от цилиндра первой ступени до всасывающего патрубка второй ступени. Приближённо эту величину можно определить так же, как в одноступенчатом компрессоре, однако величину β₂_I принимают на 0,02±0,03 больше, чем в одноступенчатых машинах, учитывая сопротивление нагнетательных клапанов, межступенчатых трубопроводов и холодильника.

Иногда ΔP₂_I определяют с помощью данного эмпирического уравнения:

Где ΔP₂_I – давление нагнетания рассматриваемой ситуации при теоретическом процессе.

Когда компрессор и его межступенчатая аппаратура и газоходы спроектированы, что величина ΔP₂ умножается. Отклонение умноженной величины ΔP₂ от полученной по уравнению

ΔP = ζ * γ * w₂/Z_g или формуле (2) несколько изменит давления и ε по ступеням, что должно быть учтено при окончательном расчёте компрессора.

В последующих ступенях действительные давления в цилиндрах определяется так же, как и в первой ступени, т. е.

В большинстве случаев относительные величины потерь давления β снижаются с увеличением порядкового номера ступени, так как уменьшаются скорости в клапанах и коммуникациях компрессора.

Величину β_I первой ступени можно вычислить по формулам:

При определении давления P_w₂_Z в последней ступени необходимо учитывать, что потери давления ΔP₂_Z состоят из потерь давления внагнетательных клапанах и в нагнетательном патрубке. В термодинамическом расчёте проектируемого многоступенчатого компрессора приходится задаваться ориентировочными величинами относительных мёртвых пространств и эквивалентных показателей политроп.

Для первой ступени величина A выбирается так же, как и для одноступенчатого компрессора. С возрастанием порядкового номера ступени обычно A возрастает.

Для первой ступени величины эквивалентных показателей политроп выбираются такими же, как и в одноступенчатом компрессоре. Показатели политропы следующих ступеней постепенно повышаются от ступени к ступени. Объясняется это тем, что с возрастанием порядкового номера ступени уменьшаются теплопередающие поверхности ступеней, в то времякак количество тепла, сообщаемого газу в процессе сжатия, примерно остаётся неизменным.

Величину показателя политропы можно приближённо вычислить из уравнения:

Дата добавления: 2015-07-10 ; просмотров: 2512 ;

Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
источники:
https://evakuatorinfo.ru/chislo-stupeney-v-kompressore
🎬 Видео
Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 1 Работа ступени осевого компрессораСкачать
Как узнать производительность компрессора на ВЫХОДЕ. Часть 2.4.1Скачать
Курс ""Турбомашины". Раздел 7.1 Диаграмма Смита для компрессора (лектор Батурин О.В.)Скачать
CFD Расчет характеристики компрессора (Общие рассуждения)Скачать
Компрессорные машиныСкачать
Курс ""Турбомашины". Раздел 7.6 Изменение в многосупенчатом компрессоре (лектор Батурин О.В.)Скачать
Цилиндр компрессора борецСкачать
Поршневой воздушный компрессорСкачать
Рассказ о компрессореСкачать
Тепло компрессорных установок / Тепловыделение компрессора, рекуперация теплаСкачать
Курс ""Турбомашины". Раздел 7.8 Зачем и как регулировать многоступенчатые компрессоры (Батурин О.В.)Скачать
Запись Вебинара по теме занятия Компрессор КТ-6 и ВУ 3,5/10.Скачать
Курс ""Турбомашины". Раздел 7.5 Многоступенчатые компрессоры (лектор Батурин О.В.)Скачать

Число ступеней в компрессоре