Что такое перепад давлений в компрессоре

Компрессором называют устройство, в котором воздух или иной газ перемещается под воздействием силы сжатия. Такой прибор входит в конструкцию пневматических инструментов и другого оборудования. Аппараты с компрессором применяются в промышленном производстве, в бытовом обеспечении, в строительных и ремонтных работах. При этом самым значимым параметром является именно сила сжатия газообразного вещества. О том, как создает компрессор давление, чем и как его регулировать, и пойдет речь в данном материале.

Видео:Как настроить КОМПРЕССОР правильноСкачать

Компрессор — устройство и принцип действия

Название рассматриваемого устройства происходит от «compressio», что с латинского языка переводится как «сжатие». Основное предназначение — сжатие газообразного вещества в целях его перемещения и использования силы давления.

Компрессоры давления, выпускаемые современной промышленностью, подразделяются на несколько типов и подтипов. По способу сжатия газа различают две большие группы устройств: объемные и динамические. Давление в них создается разными методами, соответственно и принцип действия отличается.

Конструкция объемных моделей представляет собой рабочие камеры с системой клапанов, в которых осуществляется процесс сжатия и перемещения газа. Схематически принцип действия выглядит так: в камеру через входной клапан, открывающийся только внутрь и исключающий выход газа наружу, поступает рабочее вещество. Затем газ подвергается сжатию путем уменьшения объема камеры и проталкивается к выходному клапану, также открывающемуся в одну сторону – наружу.

Динамические конструкции сжимают газ путем ускорения его движения при помощи винтовой системы. В результате этого происходит преобразование энергии движения в силу сжатия.

На заметку! Помимо принципа действия компрессорные аппараты делятся на группы по виду рабочего вещества (воздух, пар, какой-либо газ или их смесь), типу привода, способу отвода тепла, применяемой отрасли, а также конечному давлению.

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

Типы давления в компрессоре

В зависимости от степени сдавливания газа и максимально достигаемого значения этого параметра есть следующие виды устройств:

• вакуумные аппараты — используются для откачки воздуха;
• аппараты низкого давления (с показателем до 1,5 Мпа) — используются в комплектах профессионального пневмонического оборудования, бытовой пневматики и уборочной техники;
• агрегаты средней степени сжатия (свыше 1.5 Мпа до 10 Мпа) — используются в добывающих отраслях промышленности, в холодильных установках промышленного назначения, кондиционерах, холодильниках, в автоматизированных пусковых системах и устройствах, а также других отраслях деятельности;
• установки высокой степени повышения давления (свыше 10 до 100 Мпа) – такая техника оборудуется автоматикой, регулирующей степень сжатия, и используются во многих отраслях;
• аппараты сверхвысокого давления (от 100 Мпа) — используются в металлургии и других крупных промышленных производствах.

Видео:Почему падало давление на выходе из воздушного компрессораСкачать

Рабочее давление

Важной технической характеристикой любой модели компрессора является рабочее давление — это тот уровень сжатия воздуха, который устройство может создать и постоянно поддерживать. Измеряется величина в Мпа, бар, кг/см 2 , атмосферах, а также мм.рт.ст. Например, в документации может быть указано 7 бар или 15 Мпа.

Схема работы для всех компрессоров, управляемых автоматически, общая: устройство осуществляет всасывание воздуха до тех пор, пока не набирает нужное количество. Далее за счет остановки вращения электродвигателя прекращается нагнетание воздуха. Как только аппарат сбрасывает давление до минимально допустимого значения, двигатель начинает работу, тем самым запускает процесс сжатия воздуха до максимальных показателей.

Цикличность включения/выключения компрессора контролируется специальным устройством, называемым прессостатом. Именно этот элемент работает как реле времени, перекрывающее/открывающее цепь электропитания двигателя в нужный момент, а также выполняет функцию контроля давления.

На заметку! Разницу между минимальным и максимальным значением степени сжатия у каждой модели должен настроить производитель.

Видео:Зачем нужен регулятор давления на краскопульт.Скачать

Автоматический блок рабочего давления — принцип действия

Принцип действия автоматического блока контроля сжатия основан на физическом законе сопротивления двух сил: давящего на мембрану газа и упругости пружины. Отрегулировать рабочее давление при необходимости возможно при помощи предусмотренных в конструкции прессостата резьбовых болтов, способных корректировать положение пружины. Расположены регуляторы давления воздуха под крышкой реле давления, рядом с ними имеются указатели направления, куда подкручивать пружину. Здесь же находится болт, отвечающий за разницу между максимальной и минимальной степенью сжатия.

На входе воздуховода в компрессор предусмотрен специальный клапан препятствующий газу утекать обратным путем. Герметичность корпуса, а также обратный клапан обеспечивают постоянство показателя сжатия на выходе. Для регулировки сжатия газа на выходе устройство оснащается редуктором. Здесь располагается редукционный клапан, позволяющий адаптировать сжатый воздух под подключаемый к компрессору инструмент, например, краскопульт или отбойный молоток. В целях визуального контроля приборы оснащаются манометром для измерения давления.

Видео:Редуктор давления для компрессора или регулятор давления поршневого компрессораСкачать

Подключение прессостата к компрессору

Подсоединяется реле давления к компрессору через специальные соединительные фланцы. После несложного механического монтажа потребуется провести электрическое соединение прибора с двигателем через контакты датчика. Электрическая схема подключения прессостата существенно различается в зависимости от напряжения используемой электросети — на 220 или 380 В.

Схема подсоединения прессостата к сети 380 В

Для подключения автоматического реле к компрессорному оборудованию, работающему от 3-фазной сети напряжением 380 В, используется магнитный пускатель, иначе называемый реле включения. В принципиальной электрической схеме этот элемент обозначен символами «КМ».

Схема подсоединения прессостата к сети 220 В

К однофазной сети 220 В прессостат подключается по нижеприведенной схеме.

Подсоединение прессостата к компрессору

К компрессору реле давления монтируется путем несложных манипуляций, которые выполняются в следующей последовательности:

• прибор необходимо накрутить на центральный патрубок корпуса инструмента/ресивера;
• при помощи фум-ленты или жидкого герметика соединение следует герметизировать;
• один из выходов с самым малым диаметром нужно подключить к разгрузочному клапану компрессора, другой — к предохранительному клапану сброса;
• еще один выход допускается использовать для установки на компрессор манометра, или можно оставлять его закрытым при помощи металлической заглушки.

Видео:Что такое редуктор и регулятор, для чего они нужны и как работаютСкачать

Регулировка давления

В процессе эксплуатации различных воздушных компрессов, например, в покрасочных аппаратах с выбрасываемой под давлением струей жидкой краски, в аквариумных либо автомобильных моделях, возникает необходимость регулировать подачу давления.

На заметку! Если используется реле, то придется изменять заводские настройки прибора с учетом диапазона параметров компрессора.

Чтобы настроить компрессор на другие параметры работы, нужно при помощи манометра определить показатели давления, когда автоматика включает и отключает электромотор. Далее нужно придерживаться такого алгоритма действий:

• отсоединить компрессор от электрической сети;
• снять крышку прессостата;
• подкрутить в нужную сторону регулятор (Р +/-) максимального сжатия, чтобы уменьшить или увеличить значение давления, при котором реле отключает электромотор;
• регулятором ΔΡ со стрелкой при необходимости можно задать значение разности степени сжатия для запуска и остановки процесса работы;
• вернуть крышку реле на место;
• подсоединить прибор к сети и включить.

Нужно понимать, что чем выше задается параметр разности степени сжатия, тем реже будет выключаться двигатель, а перепад давления в аппарате увеличится.

Выбор компрессора по давлению на выходе

Сжатый воздух обладает энергией. Компрессор, при помощи которого производится сжатие, — необходимый элемент в пневмооборудовании и аппаратах, где нужна эта сила.

Важно! Выбирать компрессор следует с характеристиками, соответствующими конкретным потребностям по давлению на выходе. Другими словами — инструмент и компрессор по параметрам должны соответствовать.

Соответствие степени сжатия газа компрессора и прибора, работающего с ним в связке, должно соблюдаться по следующим причинам. Слишком высокое выходное давление чревато быстрым износом деталей инструмента, и, как следствие, влечет неисправности рабочего аппарата. А когда компрессор не накачивает достаточного выходного давления, это приводит к обратным проблемам: инструмент не набирает нужной мощности работы или не запускается. Поэтому первое правило выбора — степень сжатия воздуха на выходе из компрессора должна соответствовать указанному производителем инструмента максимально допустимому значению с учетом поправок на длину и диаметр соединительной магистрали в пределах 1 бар (0.1 Мпа).

Читайте также: Масла для компрессоров холодильных машин

Потребность в запасе

Второе правило выбора компрессорного оборудования касается параметра производительности и потребности в запасе. Эта характеристика определяет количество воздуха, сжимаемого в единицу времени. При неправильном выборе не исключены проблемы, когда слабый по производительности компрессор даже на пределе своих возможностей не выдает нужного давления, и инструмент «задыхается». Поэтому логично выбирать аппарат с запасом по производительности.

Совет! По рекомендациям экспертов оптимален выбор, когда в ходе работы оборудования расходуется 70-80% от максимально производимого компрессором сжатого воздуха.

Характеристика давления воздуха на входе

Мировые стандарты предусматривают маркировку производительности компрессоров по воздуху в свободном «распущенном состоянии». В паспорте устройства большинство производителей указывает объем воздуха на входе, что соответствует общепризнанным правилам. Выбирая компрессор, следует учитывать тот факт, что при сжатии какие-то потери в показателе давления на выходе неизбежны.

На заметку! Отметим, что отечественные производители, как правило, сообщают в характеристиках производительность компрессора на выходе.

Итак, выше были описаны способы сжатия в компрессоре рабочего газообразного вещества с целью повышения его давления до требуемого конкретным инструментом уровня. Вся необходимая информация указывается в сопроводительной документации к компрессорному оборудованию. Но следует учитывать, что приведенная в характеристиках производительность измерялась производителем при температуре 20 0 С, поэтому использование аппарата в более прохладных условиях приведет к снижению показателя. А чтобы узнать фактический параметр, нужно теоретический (из инструкции) умножить на КПД.

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

Самые надежные компрессоры

Компрессор PATRIOT Euro 24-240 на Яндекс Маркете

Компрессор Denzel PC 50-260 на Яндекс Маркете

Компрессор Metabo Basic 250-24 W на Яндекс Маркете

Компрессор Quattro Elementi KM 24-260 на Яндекс Маркете

Компрессор Quattro Elementi KM 50-380 на Яндекс Маркете

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

Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора

Видео:ОБ ЭТОМ МНОГИЕ ДАЖЕ НЕ ДОГАДЫВАЮТСЯ!Скачать

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:Регулятор перепада давления DN.RU PRDСкачать

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: Запчасти для компрессоров с415

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:Компрессор травит воздух. Как работает обратный клапан компрессораСкачать

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: Компрессор jas 1205 с автоматикой

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:3) Клапан предохранительный, как настроить, как это работает? Клапан аварийный. ПодетальноСкачать

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-perepad-davleniy-v-kompressore

  📹 Видео

  У ВАС НЕПРАВИЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ! ТОП-7 дорогих ошибок при проверке давления в шинах!Скачать

  

  Центробежный компрессорСкачать

  

  Как настроить компрессор на ВКЛ и ВЫКЛСкачать

  

  Подробно о автоматике для компрессора \ Автоматика \ Пресостат \ ВклычательСкачать

  

  Как использовать поршневой воздушный компрессор. Настройка компрессора. Советы по эксплуатации.Скачать

  

  Подготовка, настройка и запуск компрессора. Как не допустить ошибокСкачать

  

  Как устроен регулятор давления компрессора, разберем чтобы разобраться.Скачать

  

  Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать