Что такое полезная мощность компрессора

Компрессором называется оборудование, которое предназначено для сжатия и подачи газов.

Чаще всего используются воздушные компрессоры, сжимающие атмосферный воздух . Такое устройство можно встретить практически на любом предприятии пищевой, химической и легкой промышленности, его широко используют при добычи полезных ископаемых.

Без компрессора невозможно представить себе шиномонтажную мастерскую, строительную площадку (особенно на стадии проведения окрасочных работ).

Иногда компрессоры приобретают и для бытового использования: к ним подключают пневмоинструменты и краскопульты.

Основными характеристиками любого компрессора являются производительность, максимальное давление и мощность.

Производительность указывает, какой объем сжатого газа оборудование способно произвести за единицу времени.

Максимальное давление соответственно означает, какого максимального давления сжатого воздуха можно добиться с помощью данного агрегата.

Следует также помнить, что реальная цифра может оказаться на пару баров больше или меньше (допустимая погрешность для большинства компрессоров).

А вот охарактеризовать столь однозначно мощность компрессора очень сложно. Связано это с тем, что говоря о мощности агрегата следует различать мощность его привода и так называемую полезную мощность.

Несмотря на схожесть названий, эти параметры сильно отличаются друг от друга.

Видео:Все что нужно знать о мощности компрессора!Скачать

Мощность поршневого и винтового компрессора

Мощность привода двигателя поршневого или винтового компрессора показывает, какую мощность потребляет оборудование при работе.

Естественно показатели электросети должны соответствовать этому параметру. Стоит обращать внимание и на количество фаз (одна или три) а также потребляемое напряжение (220 или же 380 вольт ).

Полезная мощность компрессора, по сути, это его объемная производительностью. Именно по этому параметру определяется, с какими инструментами оборудование для сжатия и подачи газа можно будет использовать, а с какими нет.

К примеру, у вас есть поливальная машина, которой для бесперебойной работы необходимо пятьсот литров воздуха в минуту. Соответственно, на выходе компрессор должен обеспечивать не меньше этого объема.

А значит, для эксплуатации поливальной машины потребуется довольно мощный и дорогой агрегат.

Однако при покупке оборудования не следует брать агрегаты для сжатия и подачи воздуха с большим запасом производительности. Это неминуемо приведет к проблеме использования остающегося сжатого газа.

Как правило, те из потребителей, кто использует компрессор в быту, просто-напросто сбрасывают излишки в атмосферу.

В условиях же крупного промышленного предприятия такой подход чреват большими экономическими потерями и поэтому неприемлем.

При выборе компрессора следует также обращать внимание еще на множество параметров, таких например, как число оборотов двигателя в минуту.

Чем она больше, тем быстрее двигатель выйдет из строя (нормой считается 650-900 оборотов за одну минуту). Не менее важно и оснащение компрессора: наличие воздушного бака, называемого также ресивером, входного воздушного фильтра, манометра, места для установки воздушного регулятора.

Видео:Как рассчитать мощность компрессораСкачать

Как выбрать компрессор?

Компрессор — очень полезное бытовое устройство, которое пригодится практически в любом домашнем хозяйстве. Если объяснять кратко, компрессор — это прибор для преобразования электроэнергии в энергию сжатого воздуха. С помощью компрессора можно быстро накачать колеса велосипеда или авто, покрасить что-то с использованием краскораспылителя, забить скобы с использованием скобозабивателя и так далее. В общем, компрессор нужен для работы пневматического оборудования.

Выбирать конкретную модель нужно с умом — никто не хочет переплачивать за лишнюю мощность, которая не пригодится на практике, но и некачественное ненадежное устройство покупать нельзя.

В следующем разделе мы поговорим о самых важных технических характеристиках компрессоров, а затем предложим вам обратить внимание на десять отличных моделей, которые можно приобрести у магазинов в нашем каталоге.

Видео:Полная мощность ВА, что это? Вольт Амперы простым языкомСкачать

Основные характеристики, на которые стоит обратить внимание

По типу компрессоры делятся на поршневые и винтовые.

Поршневые модели популярны благодаря своей простой конструкции и высокому давлению, а к их недостаткам можно отнести высокие уровни шума и вибрации. Ремонтировать поршневые компрессоры приходится чаще, но из-за простого устройства, опять-таки, ремонт выходит недорогим. Поршневые модели лучше всего показывают себя при нерегулярной работе.

Винтовые бытовые модели сегодня в продаже практически не найти. Их межремонтный ресурс гораздо выше, а уровни шума и вибрации минимальны. К сожалению, сложность конструкции винтовых компрессоров сделала их непопулярными в быту. Кроме того, они гораздо более эффективны именно в промышленных условиях — при постоянной высокой нагрузке.

Производительность

По отношению к компрессорам различают производительность всасывания и эффективную производительность.

Первая определяется количеством воздуха, который перекачивается за единицу времени при давлении на выходе равном входному давлению. Если входное давление выше, производительность всасывания падает на 20-25%.

Эффективная производительность определяется количеством воздуха, который перекачивается за единицу времени при нормируемом давлении на выходе. Этот параметр указывают далеко не все производители.

Какая же производительность нужна компрессору для его использования в быту? Если вы планируете пользоваться краскораспылителем или каким-то другим пневматическим инструментом, то нужно смотреть на его характеристики и требования. Для накачки велосипедных камер хватит самого простого компрессора, а для крупных машин можно присмотреть модель подороже и побыстрее — к примеру, до 300 л/мин (такого компрессора вообще хватит для одновременной работы сразу нескольких пневмоинструментов). Впрочем, даже недорогой маломощный компрессор с этой задачей справится — у него это просто займет чуть больше времени.

Максимальное давление

Этот параметр определяется максимальным стабильным давлением, которое может поддерживать конкретная модель компрессора. В домашних условиях будет достаточно 8-10 атмосфер, на которые рассчитаны почти все поршневые модели.

Объем и расположение ресивера

Чем больше объем ресивера, тем больше сжатого воздуха может накапливать компрессор, и тем реже он будет включаться, чтобы сгенерировать еще. В общем и целом объемный ресивер позволяет немного снизить стоимость ремонта, который вы произведете в будущем.

Чаще всего ресивер располагается горизонтально — такие модели легче передвигаются и стабильнее в работе. Вертикально расположенный ресивер позволяет лишь сэкономить немного места в гараже или подсобном помещении.

Мощность компрессора определяет его эффективность и производительность. Она почти всегда соответствует необходимой, но важно учитывать параметры электросети там, где вы собираетесь пользоваться компрессором — убедитесь в том, что она сможет обеспечить нужное количество кВт.

Кстати, также обязательно убедитесь в том, что электросеть обеспечивает нужное компрессору напряжение — 220 или 230 В в случае обычных моделей или 380 В в случае мощных и дорогих.

Количество цилиндров

Чем больше в моторе поршневого компрессора цилиндров, тем тише и стабильнее он работает. Естественно, более сложная конструкция повышает как стоимость самого устройства, так и стоимость его ремонта. О количестве компрессоров бытовой модели волноваться не стоит — их вряд ли будет больше одного.

Безмасляный

Масло используется для смазки многих частей компрессора, но даже специальные фильтры часто не в состоянии защитить от попадания этого масла в нагнетаемый воздух. Безмасляные модели предназначены специально для работы с краскопультами и в других случаях, в которых попадание в воздух посторонних частиц недопустимо.

При этом безмасляные модели значительно дороже и требуют более частого ремонта.

Приводы компрессоров бывают ременными и прямыми.

Читайте также: Ручной компрессор для продувки пыли

Ременные приводы имеют простую конструкцию и весьма надежны — вам придется лишь менять сами ремни. Кроме того, ременные модели не слишком компактны.

Прямые приводы используют для передачи вращения на рабочий блок отдельный редуктор. Он требует дополнительного обслуживания и смазки.

Видео:Подготовка, настройка и запуск компрессора. Как не допустить ошибокСкачать

Топ-10 компрессоров

Видео:Полезные вещи внутри компрессора от старого советского холодильника!Скачать

ELAND WIND 50-1CO

Надежный и дешевый компрессор для использования в домашних условиях.

Особенности:

• тип: поршневой
• производительность эффективная: 271 л/мин
• максимальное давление: 8 бар
• объем ресивера: 50 л
• мощность: 1.8 кВт
• напряжение: 220 Вт
• количество цилиндров: 1
• привод: прямой
• передвижной

Видео:Полезная хитрость для воздушного компрессораСкачать

Fubag OL 195/6 CM1.5

Еще одна бюджетная модель, которая подойдет домашним мастерам.

Особенности:

• тип: поршневой
• производительность всасывания: 180 л/мин
• максимальное давление: 8 бар
• объем ресивера: 6 л
• мощность: 1.1 кВт
• напряжение: 220 Вт
• безмасляный
• количество цилиндров: 1
• привод: прямой
• передвижной

Видео:ЧТО ТАКОЕ КОМПРЕССОР И КАК ЕГО ИСПОЛЬЗОВАТЬ? Подробный гайдСкачать

ECO AE 501-1

Производительный и при этом недорогой компрессор ECO.

Особенности:

• тип: поршневой
• производительность всасывания: 260 л/мин
• максимальное давление: 8 бар
• объем ресивера: 50 л
• мощность: 1.8 кВт
• напряжение: 220 Вт
• количество цилиндров: 1
• привод: прямой
• передвижной

Видео:Реактивная мощность за 5 минут простыми словами. Четкий #энерголикбезСкачать

Fubag AIR MASTER KIT

Компактная и достаточно производительная модель для дома.

Особенности:

• тип: поршневой
• производительность всасывания: 222 л/мин
• максимальное давление: 8 бар
• объем ресивера: 24 л
• мощность: 1.5 кВт
• напряжение: 220 Вт
• количество цилиндров: 1
• привод: прямой
• передвижной

Видео:Какой компрессор лучше? Что нужно знать о компрессоре для гаража? Какой компрессор для покраски автоСкачать

HDC HD-A071

Мощный и надежный компрессор для тех, кому нужно больше производительности.

Особенности:

• тип: поршневой
• производительность эффективная: 396 л/мин
• максимальное давление: 10 бар
• объем ресивера: 70 л
• мощность: 2.2 кВт
• напряжение: 220 Вт
• количество цилиндров: 2
• привод: ременной
• передвижной

Видео:Как узнать производительность компрессора на ВЫХОДЕ. Часть 2.4.1Скачать

Remeza СБ4/С-100.LB24

Отличная производительная модель проверенного производителя.

Особенности:

• тип: поршневой
• производительность всасывания: 360 л/мин
• максимальное давление: 10 бар
• объем ресивера: 100 л
• мощность: 2.2 кВт
• напряжение: 380, 220 Вт
• количество цилиндров: 2
• привод: ременной
• передвижной

Видео:ТУРБИНА И КОМПРЕССОР. Устройство, анимация, советы эксплуатации.Скачать

Fubag AUTO MASTER KIT

Компактный и весьма мощный для своих размеров компрессор Fubag.

Особенности:

• тип: поршневой
• производительность всасывания: 360 л/мин
• максимальное давление: 9 бар
• объем ресивера: 50 л
• мощность: 2.2 кВт
• напряжение: 220 Вт
• количество цилиндров: 2
• привод: прямой
• передвижной

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

Fubag B2800B/100 CM3

Еще один не слишком большой и производительный компрессор Fubag.

Особенности:

• тип: поршневой
• производительность всасывания: 320 л/мин
• максимальное давление: 10 бар
• объем ресивера: 100 л
• мощность: 2.2 кВт
• напряжение: 220 Вт
• количество цилиндров: 2
• привод: ременной
• передвижной

Видео:Как определить производительность обезличенного компрессора?Скачать

Remeza СБ4/С-200.LB40

Весьма быстрый компрессор Remeza для профессионалов.

Особенности:

• тип: поршневой
• производительность всасывания: 530 л/мин
• производительность эффективная: 440 л/мин
• максимальное давление: 10 бар
• объем ресивера: 200 л
• мощность: 3 кВт
• напряжение: 380 Вт
• количество цилиндров: 3
• привод: ременной
• передвижной

Видео:Упала мощность компрессора. Ищем причину!Скачать

Remeza СБ4/Ф-500.LT100

Крайне производительный стационарный компрессор для непрерывной работы.

Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора

Видео:Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.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:Как выбрать компрессор для гаража или строительства?Скачать

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.

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:Как определить мощность электродвигателя по потребляемому току. Расчет мощности двигателя.Скачать

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:

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:Подбор КРАСКОПУЛЬТА по мощности компрессора. Как выбрать краскопульт. Тест компрессоров на давлениеСкачать

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-poleznaya-moschnost-kompressora

  🌟 Видео

  Выбор компрессора: По какому параметру подбирать — Мощность, объем или...Скачать