Что такое атмосферное давление в компрессоре

Давление относится к второй по значимости рабочей характеристике, учитываемой при выборе и эксплуатации компрессорной установки. Этот показатель определяет максимальную возможную силу сжатия воздуха на выходе, диапазон возможных значений варьируется от 0,15 до 100 Мпа. От знания, какое точно давление создает компрессорная установка, зависят величина энергозатрат на нагнетание воздуха, непрерывность и безопасность работы подключаемого инструмента и пневмомагистралей.

Видео:Атмосферное давление — что это? | На ГлобусеСкачать

Выбор компрессора по давлению на выходе

В паспорте компрессора эта величина указывается в барах, одна единица соответствует 0,987 атм или 0,1 МПа. Показатель определяется потребностями подключаемого пневмоинструмента, при давлении меньше необходимого он просто не запустится. Приобретение компрессора с избыточным давлением в свою очередь приводит к перерасходу потребляемой энергии. Считается, что 1 избыточный и необоснованный бар компрессора увеличивает энергозатраты на нагнетание воздуха минимум на 7%.

В зависимости от величины итогового давления различают компрессоры:

• низкого давления с рабочим диапазоном от 1,5 до 12 DКAB 75 Давление: 3 атм
  Производ.: 7000 л/мин
  Питание: 380 В
  Подробнее бар;
• среднего – 12-100 СБ4/Ф500.LT100/16-7,5 Давление: 16 атм
  Производ.: 1000 л/мин
  Питание: 380 В
  Подробнее ;
• высокого и сверхвысокого – до 1000 бар и выше, соответственно;
• вакуумные установки, всасывающие воздух с давлением отличным от атмосферного и способные создавать на выходе разряжение.

В среднем для бытовых нужд достаточно компрессора не выше 8 бар, точное значение указывается в паспорте пневмоинструмента, к примеру, для работы дрели требуется подача сжатого воздуха в районе 6 бар, шлифовальной машины – 6-7 и т.д. Воздушные компрессоры высокого и сверхвысокого давления используются в промышленных целях.

Видео:Как настроить регулятор давления воздуха на гаражном компрессоре QUATTRO ELEMENTI KM 50-380Скачать

Потребность в запасе

На первый взгляд оптимальным вариантом является приобретение компрессора с рабочим давлением на выходе минимально превышающем потребность подключаемых устройств. Но само понятие «рабочее давление» относится к максимальной достигаемой величине на выходе устройства, фактически же оно колеблется в меньшую сторону. Стандартный разброс составляет 2 бара, это разница необходима для поддержания показателя на постоянном уровне при минимальных затратах на нагнетание воздуха.

На практике это означает, что компрессор работает на полной мощности и сжимает среду до максимально возможного и разрешенного значения, после чего выключается и начинается падение до минимально допустимого. Резонным выводом является рекомендуемая величина запаса – 2 бара (или разница между пределами). Помимо этого, учитываются возможные потери давления в соединяющей магистрали, определяемые ее протяженностью, числом изгибов, запорной арматуры и ответвлений.

Видео:Атмосферное давлениеСкачать

Регулировка параметра

При необходимости оба предела давления воздуха поддаются корректировке, причем процесс этот возможен только в понижающую сторону. В этом случае вручную меняют настройки реле давления, чаще всего его регуляторы имеют форму болтов. Такую корректировку делают с целю понижения максимального выходного давления (изменения рабочего диапазона) или исключения пульсаций. Но у ручной регулировки есть недостаток – сбиваются заводские настройки, сам процесс изменения параметров занимает время. Более удобным вариантом считается размещение в схеме редуктора с манометром, это позволяет полностью контролировать процесс компрессии. Такая регулировка осуществляется непосредственно перед пневмоинструментом, в идеале предусматривается сброс избытка сжатого воздуха.

Видео:Измерение атмосферного давленияСкачать

Дополнительная характеристика – давление воздуха на входе

Этот параметр не относится к основным, но именно он определяет тип компрессора. Различают стандартные устройства, всасывающие воздух с атмосферным давлением и дожимные (так называемые бустеры). У второй разновидности минимальное значение избыточного давления всасывания составляет 1 бар. Потребность в дожимных установках возникает при необходимости получения сжатого воздуха выше 100 бар. Схема, включающая дожимные компрессоры, позволяет сделать это с меньшими энергозатратами в сравнении с атмосферными моделями с увеличенным объемом ресивера.

Директор департамента продаж

Эта статья отвечает на вопросы: что такое давление компрессора? Какие бывают компрессоры по типу давления? Как правильно рассчитать давление и подобрать оборудование?

Оставьте свой номер телефона и наш специалист перезвонит Вам в течение 15 минут.

Видео:Давление в Шинах от R13 до R18Скачать

Основные характеристики, или что нужно знать при выборе

Техника и технология не стоят на месте, с каждым годом такое оборудование, как воздушные компрессоры, совершенствуется, ведь каждый производитель хочет предложить покупателям лучший в своем роде товар.

Поэтому перед его покупкой, после того как Вы определили, для каких целей Вам будет служить это оборудование, обратите внимание на технические характеристики. Именно они помогут Вам понять, что можно ожидать от той или иной модели компрессоров.

Основными параметрами при выборе компрессора являются

Немаловажными являются так же объем ресивера, вес, габариты и напряжение в сети, от которой компрессор будет работать.

Видео:Как настроить КОМПРЕССОР правильноСкачать

Давление компрессора (Бар)

Обычно давление измеряют в атмосферах (Атм), но в каталогах можно встретить такую единицу измерения, как Бар. Чтобы не возникало путаницы, 1 Бар примерно равен 1 Атмосфере. Максимальное давление – то, с какой силой компрессор может сжимать воздух. На эту величину стоит обращать внимание для того, чтобы знать, с каким пневмоинструментом он сможет взаимодействовать.

В течение рабочего цикла давление воздуха меняется. Так, для компрессора с максимальным давлением 10 Бар рабочее может колебаться от 10 до 6 Бар. Давление должно быть не меньше, чем у инструмента, который будет подключен к компрессору. Это важно учитывать, чтобы выбрать именно ту модель, которая бы обеспечила бесперебойную работу пневмоинструмента.

Видео:Сила атмосферного давления [Veritasium]Скачать

Производительность (л/мин)

Количество литров сжатого воздуха, которое компрессор способен нагнать за минуту времени. Указанная в каталогах величина всегда обозначает производительность на всасывании (производители обычно измеряют ее при температуре окружающей среды в 20 градусов). Эта величина может меняться в зависимости от температуры воздуха, а так же от модели оборудования. Поэтому стоит выбирать компрессор с 30-50% запасом по производительности по сравнению с указанной.

Видео:Регулируем прессостат. Максимальное и минимальное давление включения и выключения компрессораСкачать

Мощность (кВт)

Это величина, которая обозначает потенциал к выполнению работы. Соответственно, чем выше мощность двигателя компрессора, тем быстрее он справится с поставленной задачей. Не стоит забывать о существовании теоретической (расчетной) и действительной мощности, а так же о том, что на практике теоретическая мощность всегда меньше, нежели действительная.

Потери мощности появляются из-за трения деталей друг о друга, и, чтобы возместить эти потери, необходима дополнительная энергия. Поэтому при расчетах, учтите, что потребляемая компрессором мощность несколько больше, чем теоретическая, указанная в каталоге. А значит, подбирать аппарат стоит с небольшим запасом по этому параметру (примерно 30%).

Видео:Компрессор из холодильника, какое давление способен создать компрессор.Скачать

Напряжение (В) и частота (Гц)

Трехфазные компрессоры не подходят для использования в домашних условиях, потому что напряжение в 220 В не сможет обеспечить достаточно тока для работы столь мощного оборудования. Частота влияет на количество колебаний в цепи. Для российских бытовых электросетей стандартным является показатель 50 Гц. Стоит обращать внимание на вольты (В) и герцы (Гц), чтобы быть уверенным, что от использования компрессорного оборудования нигде не выбьет пробки и проводка останется невредимой.

Видео:как настроить давление воздуха на компрессореСкачать

Объем ресивера (л)

Ресивер — это металлический бак для сжатого воздуха. Его объем измеряется в литрах и обозначает количество газа в запасе. Чем больше объем ресивера, тем реже компрессор будет отключаться при падении уровня сжатого газа до минимального. Но при этом компрессору понадобится больше времени, чтобы наполнить ресивер. Можно выбрать необходимый объем — от 5 до 500 литров. Однако, стоит учесть: чем меньше ресивер, тем быстрее уровень сжатого газа будет подниматься до максимальной отметки и опускаться до минимума. Эти «воздушные колебания» создадут определенный режим включений и выключений для техники.

Читайте также: Компрессор джаз не держит давление

Видео:Урок 53 (осн). Атмосферное давлениеСкачать

Габариты компрессора (мм, ДхШхВ)

Размер и его мобильность будут иметь значение, если он находится в помещении (например, автомастерской). Для работ, требующих частых перемещений оператора и небольшой мощности компрессорного оборудования, можно выбрать компрессор с меньшими габаритами (400х230х370 мм) и удобной ручкой для переноса.

Более мощные достигают 2000 мм в длину и 1500 мм в высоту и зачастую мобильны, так как снабжены колесами и удлиненными рукоятками.

Видео:ОБ ЭТОМ МНОГИЕ ДАЖЕ НЕ ДОГАДЫВАЮТСЯ!Скачать

Вес (кг)

Для проведения крепежных работ, строительных работ по дому, когда пневмоинструмент работает только по мере необходимости, намного удобнее иметь под рукой легкий, небольшой по размерам компрессор. Для этих целей вы можете выбрать оборудование весом в 4 кг. Полупрофессиональные и профессиональные компрессоры весят обычно от 25 кг.

Видео:Максимальное давление КОМПРЕССОРА СКОЛЬКО ЖЕ!?Скачать

Уровень шума (дБ)

Как ни крути, компрессор очень шумное оборудование. Порой это сильно мешает работе, ведь в среднем уровень шума достигает 85 децибел (дБ). Это можно сравнить с шумом железной дороги.

Для того чтобы как-то сократить негативное воздействие, фирмы-производители «упаковывают» их в шумоизоляционные конструкции, тем самым снижая уровень до 68 дБ.

Видео:Вес воздуха. Атмосферное давление | Физика 7 класс #32 | ИнфоурокСкачать

Выбор характеристик компрессора под параметры инструмента

«Больше, значит лучше» — не аксиома, если речь идет о компрессорах. Не всегда стоит искать оборудование с максимально большим ресивером и огромной производительностью. Чтобы техника максимально хорошо «уживалась» с необходимым пневматическим инструментом, не расходуя энергию впустую или, наоборот, не работая на износ, стоит ознакомиться с номинальными параметрами пневмоинструмента.

Сравнительные данные представлены в таблице:

Исходя из данных таблицы, можно рассчитать, для какого пневмоинструмента подойдет компрессор с давлением в 8 Бар, а для какого нужен помощнее. Учитывая возможное изменение давления воздуха, утечки магистралей, выбирайте компрессорное оборудование с запасом по производительности и давлению.

Видео:Реле давления компрессораСкачать

Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора

Видео:Редуктор давления для компрессора или регулятор давления поршневого компрессораСкачать

Общая информация по компрессорам

Компрессоры, как и другие сложные технические устройства, обладают массой разнообразных характеристик, варьирующихся в больших пределах. Однако можно выделить ряд величин, являющихся основными для устройства. Именно они определяют сферу применения компрессора, и на их основе проводится расчет и подбор компрессорного оборудования под конкретную задачу. Прочие характеристики являются второстепенными и в большинстве случаев сами зависят от величины основных параметров. Второстепенные характеристики также оказывают влияние на конструкцию, работу и общую эффективность компрессора, но в значительно меньшей степени.

Величина основных характеристик определяет условия эксплуатации компрессора, а также те показатели потока сжатого газа, которые могут быть достигнуты с помощью этого компрессора. Удобство заключается в том, что по набору небольшого числа параметров можно определить сферу применения компрессора, либо наоборот очертить круг подходящих для проставленной задачи устройств. Подбор может проводиться как по одной основной характеристике, так и по набору из нескольких, в зависимости от требований, предъявляемых к компрессору.

Наиболее влияние на применимость компрессора оказывают следующие характеристики:

• рабочее давление;
• производительность;
• мощность.

Несомненно, прочие характеристики, такие как: габаритные размеры, вес, температура газа на выходе, шумность и т.д., также могут оказывать существенное влияние на расчет и итоговый выбор компрессора, однако основной выбор подходящего типа устройства строится именно на производительности и рабочем давлении. К примеру, если для определенной задачи требуется подавать воздух под большим давлением, но с относительно небольшим расходом, то такое соотношение требуемых основных характеристик сразу же отсеивает группу компрессоров низкого давления, таких как центробежные или водокольцевые. Попытки достичь требуемого рабочего давления на установках таких типов окажутся или невозможными, или же экономически нецелесообразными. В то же время компрессоры высокого давления по определению оказываются более подходящими под условия. Уточнение типа устройства может происходить уже по различным второстепенным характеристикам и результатам технико-экономического анализа. Поршневые компрессоры обойдутся дешевле в плане капитальных затрат, а винтовые смогут обеспечить большую чистоту воздуха, но все они будут удовлетворять требованиям по основным характеристикам.

Обычно покупатель не располагает, а чаще просто не может располагать, полными данными по тому, компрессор с какими параметрами ему необходим. В наличие лишь основные требования, которые должен удовлетворять компрессор: сколько и под каким давлением нужно подавать газ, и насколько ограничена мощность, которую можно будет подвести к устройству. Иными словами рабочее давление, производительность и потребляемая мощность. Несомненно, этот базовый набор требований может быть дополнен и уточнен такими пунктами, как коррозионная и химическая стойкость деталей, шумность, равномерность подачи и т.д. На основании этих данных могут быть подобраны и сконструированы несколько компрессоров, и каждый окажется в состоянии выполнить поставленную задачу. Отличия будут заключаться в деталях, по которым покупатель сможет выбрать оптимальный вариант, а критерием оптимальности в таком случае может быть любая из второстепенных характеристик, к примеру, величина потребляемой электроэнергии (в случае компрессорного агрегата с электродвигателем) или стоимость обслуживания агрегата.

Несмотря на то, что вышеперечисленные характеристики относятся к основным, существует еще ряд параметров, которые зачастую также оказывают соизмеримое влияние на выбор компрессора. Так химический и физический состав газа может оказывать решающее влияние, поскольку от способности компрессора перекачивать такую среду будет зависеть даже не его эффективность, а возможность работы как таковая. Плюс к этому, замена материала деталей на химически стойкий или износостойкий способна поднять стоимость все устройства в несколько раз. В других случаях крайне важными могут оказаться требования, предъявляемые к сжатому газу на выходе из компрессора, к его чистоте, равномерности подачи и температуре, а не только к показателям расхода и давления. К примеру, в пищевой промышленности предъявляются повышенные требования к чистоте сред и веществ, поэтому принципиально недопустимо использовать масляную смазку винтов в винтовом компрессоре, если есть вероятность попадания смазочного материала в поток газа, при этом значения других характеристик не будут иметь никакого влияния на окончательное решение по применимости. Отличие таких существенных, но все же второстепенных характеристик от основных заключается в том, что степень их влияния неодинакова от случая к случаю, в то время как рабочее давление, производительность и мощность важны всегда.

Видео:Рассказ о компрессореСкачать

Рабочее давление компрессора

Эту характеристику вообще можно назвать основополагающей, так как она отражает основную функцию компрессора – сжимать газ, что приводит к повышению его давления. Развиваемое компрессором давление обычно измеряться в Паскалях (Па), барах (бар) или атмосферах (атм), но также могут быть использованы миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.), килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см 2 ) или фунт на квадратный дюйм (PSI). Наиболее распространены единицы измерения Па и бар, которые соотносятся следующим образом 1 бар = 0,1 МПа. Также рабочее давление подразделяют на избыточное (P_изб) и абсолютное (P_абс). Их значения отличаются на величину атмосферного давления (P_атм) и связаны соотношением Р_изб = Р_абс — Р_атм.

Читайте также: Центробежный компрессор это определение

При выборе компрессора нужно иметь ввиду тот факт, что создаваемое устройством давление постепенно снижается по пути к рабочему инструменту или аппарату. Падение давления может происходить на протяжении всего газопровода и в так называемых местных сопротивлениях: клапанах, изгибах газопровода, задвижках и т.д. Рабочее давление компрессора должно покрывать все потери на пути к потребителю и на выходе соответствовать предъявляемым требованиями.

В отдельных случаях важным условием могут быть условия подачи сжатого газа. Так поршневые компрессоры в силу своей конструкции создают пульсирующий поток сжатого газа, в то время как в винтовых компрессорах сжатие среды происходит равномерно без колебаний во времени. В таких случаях, например, как напыление лаков и красок, равномерность подачи является важным условием корректной работы. Снижение пульсаций давления компрессора может быть достигнуто различными способами. Так поршневые компрессоры могут иметь несколько рабочих камер, циклы работы которых смещены во времени относительно друг друга, за счет чего происходит частичное сглаживание суммарного потока. Однако чаще используется устройство под названием ресивер – сосуд, в котором происходит накопление сжатого газа, поступающего из компрессора, что позволяет почти полностью исключить пульсацию исходящего из него потока газа.

В зависимости от развиваемого давления компрессоры делятся на:

• вакуумные (разрежение более 0,05 МПа);
• низкого давления (от 0,15 до 1,2 МПа);
• среднего давления (от 1,2 до 10 МПа);
• высокого давления (от 10 до 100 МПа);
• сверхвысокого давления (более 100 МПа).

Видео:Регулировка давления компрессора. Настройка автоматики компрессора. Регулировка прессостатаСкачать

Производительность компрессора

Под производительностью компрессора подразумевается количество газа, нагнетаемого в единицу времени. Обычно она измеряется в м 3 /мин, л/мин, м 3 /час и т.д. Величина производительности компрессора может быть указана для стороны всасывания и стороны нагнетания, которые не равны друг другу, поскольку в процессе сжатия газ меняет свой объем. Для случая производительности на входе обычно берутся стандартные условия, то есть при атмосферном давлении и температуре 20°C. Выбор способа указания производительности компрессора может зависеть от удобства восприятия в зависимости от сферы применения устройства. Пересчет расхода газа с условий на входе на выходные условия может быть осуществлен с помощью специальных формул. Также перерасчет производительности может потребоваться в случае, если газ имеет другую температуру.

В зависимости от величины производительности компрессоры принято делить на устройства:

• большой производительности (более 100 м 3 /мин);
• средней производительности (от 10 до 100 м 3 /мин);
• малой производительности (до 10 м3/мин).

Производительность поршневого компрессора

Производительность конкретного компрессора преимущественно зависит от его геометрии и типа. Наиболее прост и нагляден в этом случае будет поршневой компрессор, так как размеры его рабочей камеры напрямую влияют на производительность. Ее можно представить, как объем рабочей камеры, умноженный на количество циклов хода поршня, совершаемых в единицу времени, или, если отталкиваться от геометрических параметров деталей поршневого узла, как площадь поперечного сечения цилиндра (F), помноженная на ход поршня (S) и на частоту вращения вала (n). Однако такое возможно только в идеальном случае. В действительности из-за конструкции клапанов и самого цилиндра и поршня не весь газ вытесняется из рабочей камеры. Небольшая часть его остается, и пространство, занимаемое им, называется вредным пространством. Это делается намерено, чтобы избегать ударов поршня о торцевую стенку камеры, что могло бы повлечь быстрый выход компрессора из строя.

Обозначим объем, описываемый поршнем, как V_п, тогда вредный объем может быть выражен как V_в=V-V_п, где V–объем рабочей камеры. Для учета вредного пространства используется соответствующий коэффициент ε=(V-V_п)/V_п. То есть вредный объем может быть определен также по формуле V_в=ε∙V_п.

Газ, занимающий вредный объем, влияет так же и на всасывание новой порции газа, так как этот процесс не начнется до тех пор, пока остаточный газ не расширится до определенной величины, во время чего поршень успеет пройти некоторое расстояние, а значит и всасывание будет неполным относительно идеального случая. Для учета этого явления вводят такой параметр как объемный КПД, рассчитываемый по формуле λ₀=V_д/V_п, где V_д–действительный засасываемый объем газа. Сам коэффициент может быть рассчитан по следующей формуле:

где:
λ₀ – объемный КПД;
ε – коэффициент вредного пространства;
p₁ – давление на входе, Па;
p₂ – давление на выходе, Па;
m – показатель политропы.

Таким образом, производительность поршневого компрессора одинарного действия определяется по формуле:

Если используется поршень двойного действия, то расчет производительности не может быть рассчитан как простое удвоение производительности одной рабочей камеры. Требуется уточнение, так как одна из рабочих камер будет частично занята штоком поршня, из-за чего ее производительность будет меньше чем у камеры без штока. Уточненная формула выглядит следующим образом:

где:
V_п2 – производительность поршневого насоса двойного действия;
f – площадь поперечного сечения штока.

Производительность винтового компрессора

Объемную производительность такого компрессора можно представить, как суммарный объем полостей, ограниченных винтами и корпусом, подаваемых на выход за единицу времени. В идеальном случае, когда отсутствуют какие-либо потери и протечки, теоретическая производительность винтового компрессора (с двумя винтами) может быть рассчитана по следующей формуле:

где:
Q_т – теоретическая производительность винтового компрессора, м 3 /с;
l – длина винта, м;
m₁ – количество заходов ведущего винта;
n₁ – частота вращения ведущего винта, с -1 ;
f₁ – площадь впадины ведущего винта, м 2 ;
m₂ – количество заходов ведомого винта;
n₂ – частота вращения ведомого винта, с -1 ;
f₂ – площадь впадины ведомого винта, м 2 .

С учетом того, что обычно выполняется равенство m₁∙n₁ = m₂∙n₂ = m∙n, формулу теоретической производительности винтового компрессора можно представить в виде:

Действительный расход оказывается меньше теоретического, что закономерно. Сказывается влияние различных перетечек внутри компрессора и утечек газа во внешнюю среду через уплотнения. Математически это учитывается коэффициентом подачи, поэтому действительная производительность будет равна:

Q_д – действительная производительность;
Q_п – величина протечек через уплотнения;
η_п – коэффициент подачи.

Производительность центробежного компрессора

Принцип перекачивания среды в центробежном компрессоре идентичен принципу работы центробежного насоса с той разницей, что газ при сжатии претерпевает уменьшение объема, что приводит к увеличению его плотности. Производительность таких компрессоров обычно считают на входе в устройство и при нормальных условиях, что удобно для использования. Начальное значение этого параметра, как и выходное давление, обычно предварительно задается перед расчетом, после чего высчитываются геометрические размеры элементов рабочего колеса. К примеру, формула, связывающая производительность центробежного компрессора и размеры входного сечения колеса выглядит следующим образом:

Читайте также: Мембрана для мембранного компрессора

где:
Q – производительность центробежного компрессора, м³/с;
v_в – скорость потока газа на входе в колесо, м/с;
d₁ – наружный диаметр ступицы колеса, м;
d₂ – минимальный диаметр покрывающего диска, м;

Видео:Почему падало давление на выходе из воздушного компрессораСкачать

Мощность компрессора

В общем случае мощность, следуя стандартному определению, – это величина совершаемой за период времени работы к длительности этого периода. В отношении компрессора – это произведение производительности по газу на работу по его сжатию. Такую мощность называют теоретической и рассчитывают по формуле:

где:
N_т – теоретическая мощность, кВт;
Q – производительность, м 3 /мин;
ρ – плотность газа, кг/м 3 ;
A – теоретическая работа сжатия газа, дж/кг.

Однако стоит заметить, что теоретическая мощность не совпадает с мощностью, которую требуется подвести к компрессору для его работы, и с мощностью, которую должен вырабатывать двигатель, подключаемый к компрессору. Связано это с явлением потери мощности, что численно описывается набором коэффициентов полезного действия. Осуществляемый в компрессоре процесс сжатия обладает своим показателем КПД (в зависимости от типа процесса), а также в компрессоре часть подводимой мощности теряется при механической передаче. В связи с этим мощность, которую необходимо подать на входной вал компрессора, называют мощностью на валу или эффективной мощностью, связанную с теоретической мощностью следующей формулой:

где:
N_э – эффективная мощность, кВт;
η_м – механический КПД компрессора;
η_пр – КПД процесса сжатия газа.

Если рассматривать компрессорную установку, оснащенную также двигателем и передачей, то в ней будут наблюдаться дополнительные потери мощности, отражаемые двумя КПД η_д и η_пер, соответственно. Тогда мощность N_д, которую необходимо подвести к двигателю компрессорной установки для ее работы, будет равна:

где:
N_д – мощность двигателя компрессорной установки, кВт;
η_д – КПД двигателя;
η_пер – КПД механической передачи.

Учет КПД всех элементов компрессорной установки крайне важен. Один и тот же двигатель может оказаться неподходящим для одной и той же задачи по сжатию газа, если она будет осуществляться компрессорами разного типа, поскольку их КПД могут сильно отличаться. Мощности, идущей непосредственно на сжатие газа, может попросту не хватить вследствие больших потерь. К примеру, в среднем КПД винтовых компрессоров составляет 95%, в то время как у поршневых компрессоров эта величина оказывается ближе к 80%, то есть разница в эффективности использования подводимой мощности может составлять 10-15% в пользу винтового устройства.

Мощность поршневого компрессора

Расчет мощности для поршневых компрессоров, осуществляющих сжатие до давления не более чем 10 МПа, с высокой точностью может проводиться по формулам, в которых газ рассматривается как идеальный. Однако в компрессорах с большим максимальным давлением сжатия (более 10 МПа) в расчетах начинает оказывать влияние тот факт, что перекачиваемый газ является не идеальным. Ключевое отличие идеального газа от не идеального (реального) заключается в принятии допущения, что молекулы газа не взаимодействуют между собой, в то время как в реальном газе такое взаимодействие имеет место и при больших давлениях может оказывать существенное влияние на поведение газа. Формула теоретической мощности, учитывающая эти факторы, выглядит следующим образом:

где:
Nт – теоретическая мощность, кВт;
Q – производительность компрессора, м 3 /с;
ρ – плотность газа, кг/м 3 ;
i₁ – энтальпия газа перед сжатием, Дж/кг;
i₂ – энтальпия газа после сжатия, Дж/кг.

Приведенная формула относится к случаю одноступенчатого компрессора. Если сжатие происходит в несколько ступеней, то разница энтальпий (i₂-i₁) в формуле должна быть заменена на сумму разниц энтальпий на каждой ступени. Если совершаемая работа по сжатию одинакова для каждой ступени, то уравнение принимает вид:

где:
n – число ступеней;
i₁, i₂ – начальная и конечная энтальпии первой ступени, Дж/кг.

На примере рисунка мощность первой ступени N₁=(Q∙ρ∙n∙(i₂-i₁))/1000, мощность второй ступени N₂=(Q∙ρ∙n∙(i₃-i₂))/1000, и мощность третьей ступени N₃=(Q∙ρ∙n∙(i₄-i₃))/1000. При допущении, что изменение энтальпии на каждой ступени одинаково, то есть (i₂-i₁)=(i₃-i₂)=(i₄-i₃). При общем количестве ступеней (n=3) получим:

Мощность винтового компрессора

При прохождении газом винтового компрессора происходят постоянные потери мощности, которые осуществляются разными путями. Поскольку изготавливаемые винты не идеальны по форме и размерам, постоянно происходят обратные перетечки газа из полости в полость в направлении из области нагнетания в область всасывания, что обуславливает часть потерь. Также энергия газа расходуется на трение о винты и корпус, при ударах и т.д. В силу этих причин мощность, расходуемая на сжатие газа в устройстве оказывается больше, чем теоретическая, потребовавшаяся на сжатие того же газа в идеальных условиях. Такая мощность называется индикаторной и может быть определена по формуле:

где:
N­_и – мощность винтового компрессора (индикаторная), кВт;
k – поправочный коэффициент (от 1,05 до 1,18 в зависимости от размера устройства);
Q – производительность при входных условиях, м 3 /с;
p_в – давление на всасывании, Па;
p_н – давление на нагнетании, Па;
ε – степень сжатия (геометрическая);
m – показатель политропы.

В остальном же расчет полной мощности всего компрессорного агрегата, состоящего из непосредственно компрессора, двигателя и передачи, соответствует другим типам компрессоров. Мощность самого компрессора увеличивается относительно индикаторной на величину механических потерь, происходящих в процессе его работы. Часть мощности теряется на передаче, и часть в самом двигателе. Учет этих потерь осуществляется введением соответствующих коэффициентов полезного действия.

Мощность центробежного компрессора

Поток газа, проходя через центробежный компрессор, теряет часть совей энергии за счет гидравлических потерь. Величина этих потерь описывается гидравлическим коэффициентом полезного действия (η_г), который связывает теоретическую мощность (N_т), которая потребовалась бы на сжатие газа в идеальных условиях, и индикаторную мощности (N_и):

Также, вследствие неизбежных утечек газа из рабочего пространства реальный расход газа в итоге отличается от теоретического, что также приводит к дополнительным потерям мощности, характеризуемым объемным КПД (η_о). Полезная мощность (N_п), которую необходимо сообщить рабочему колесу для сжатия газа будет равна:

Полезную мощность можно также рассчитать исходя из замеров реальных параметров компрессора по формуле:

где:
N_п – полезная мощность, Вт;
V_д – действительный расход, м 3 /с;
H_д – действительный напор, м;
p – средняя величина давления до и после сжатия, обычно принимаемая как среднее арифметическое, Па.

Общая мощность компрессора, которую необходимо сообщить валу, называется мощностью на валу и может быть рассчитана из индикаторной мощности с учетом механических потерь в компрессоре:

где:
N_в – мощность на валу компрессора, Вт;
η_м – механический КПД.

С учетом всех потерь полный КПД (η_п) центробежного компрессора будет выражен следующим уравнением:

• 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/chto-takoe-atmosfernoe-davlenie-v-kompressore

  📹 Видео

  Компрессор травит воздух. Как работает обратный клапан компрессораСкачать