Схема центробежного компрессора с описанием

Центробежным называют радиальный компрессор, в котором поток газа во вращающихся решетках лопаток направлен от центра к периферии.

Центробежный компрессор относится к классу динамических лопастных машин, которые называют турбокомпрессорами.

Видео:Центробежный компрессорСкачать

Типы центробежных компрессоров

В зависимости от особенностей конструкции можно выделить несколько разновидностей центробежных компрессоров.

• с полуоткрытым рабочим колесом
• с закрытым рабочим колесом

По типу отводящего аппарата:

• с лопаточным диффузором
• с безлопаточным диффузором

Одноступенчатый центробежный компрессор

Схема одноступенчатого центробежного компрессора авиационного типа показана на рисунке.

Рабочее колесо с двухсторонним отводом установлено в корпусе насоса, воздух из атмосферы через входной направляющий аппарат подводится к центральной части рабочего колеса. При вращении колеса лопатки воздействуют на частицы воздуха, передавая им энергию. В результате взаимодействия с лопатками разогнанные частицы воздуха под действием центробежной силы переносятся к периферии рабочего колеса, попадая в выходной направляющий аппарат (или спиральный отвод), где часть кинетической энергии газа переводится в потенциальную.

Одноступенчатые компрессоры можно применять не только для получения сжатого воздуха, но и для нагнетания других газов.

Многоступенчатый центробежный турбокомпрессор

На рисунке показана схема многоступенчатого центробежного компрессора.

При вращении рабочего колеса центробежного компрессора за счет воздействия центробежных сил частицы газа отбрасываются от центра к периферии, затем поток через охладитель, диффузор или направляющий аппарат на вход последующей ступени. Степень повышения давления на каждой ступени зависит от возрастания скорости движения газа. На выходе последней ступени установлен отвод, который позволяет часть кинетической энергии преобразовать в потенциальную, а значит повысить давление газа.

Многоступенчатые турбокомпрессоры способны обеспечить значительно большую степень сжатия воздуха, они получили более широкое распространение, чем одноступенчатые.

Рабочие колеса центробежных компрессоров

Лопатки рабочего колеса воздействуют на частицы газа в компрессоре, профилирование лопаток, правильный выбор геометрии колеса позволяет повысить КПД компрессора и получить нужные характеристики.

Закрытое рабочее колесо

Закрытое рабочее колесо центробежного компрессора состоит из базового диска, лопаток, и переднего покрывающего диска.

С целью увеличения КПД насоса лопатки выполняют загнутыми назад. Колеса закрытого типа применяются в том случае, если окружная скорость не превышает 300 м/с. Как правило закрытые колеса используют в многоступенчатых компрессорах.

Полуоткрытое рабочее колесо

В полуоткрытых колесах отсутствует передний покрывающий диск, внешний вид колеса полуоткрытого типа показан на рисунке.

Полуоткрытые рабочие колеса применяют при окружных скоростях на выходе колеса превышающих 300 м/с, в том числе и в одноступенчатых центробежных компрессорах авиационного типа.

Входной направляющий аппарат

Направляющие лопатки, установленные на входе компрессора предварительно закручивают поток газа в сторону вращения рабочего колеса. Это позволяет снизить относительную скорость, таким образом, чтобы число Маха не превышало 0,9. Кроме того, направляющие лопатки на входе центробежных компрессоров позволяет снизить потери во входном устройстве.

Применение направляющих лопаток позволяет увеличить КПД центробежного компрессора.

Отводящее устройство

Отводящее устройство или направляющий аппарат в центробежном компрессоре предназначено для направления потока газа в нагнетательный трубопровод или на вход последующей ступени сжатия. В отводящем устройстве кинетическая энергия потока газа преобразовывается в потенциальную, в результате чего скорость движения частиц падает, а давление возрастает.

Безлопаточный отвод

Безлопаточным отводом считают кольцевой канал в корпусе компрессора, в которой поступает газ от рабочего колеса.

Безлопаточный отвод может быть кольцевым или спиральным. Диаметр проходного сечения в кольцевом отводе по ходу движения потока газа не изменяется.

Спиральный отвод

В спиральном отводе или безлопаточном диффузоре диаметр проходного сечения по ходу движения газа увеличивается. Отвод представляет собой расширяющийся патрубок с переменным, относительно оси вращения колеса, диаметром. Для снижения скорости газа в отводе в 2 раза, его диаметр также должен быть увеличен в 2 раза.

Лопаточный отвод

Если в отводе имеются лопатки, то его называют лопаточным диффузором. Использование лопаток, направляющих поток, позволяет снизить скорость движения потока сжатого газа, и уменьшить габаритные размеры отвода.

Читайте также: Ремонт автомобильных компрессоров для кондиционера

Форма и расположение лопаток зависят от особенностей компрессора. Например в многоступенчатых центробежных компрессорах часто используют лопатки одинаковой формы, образующих радиальную решетку.

Видео:Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать

Применение центробежных турбокомпрессоров

Центробежные машины используют на компрессорных станциях металлургических заводов, машиностроительных предприятий, в горнодобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, для транспортировки больших объемов газа.

Видео:Как работает центробежный газовый компрессорСкачать

Все о транспорте газа

К числу основных элементов центробежных компрессорных машин, как и любых лопаточных проточных машин, относятся ротор, корпус, уплотнения, опоры.

Ротор включает вал, на котором закреплены рабочие колеса, разгрузочный барабан, полумуфту, втулки уплотнений и другие детали.

Рабочие колеса

Тип конструкции рабочего колеса центробежного компрессора определяется напряжениями, которые зависят от скорости вращения колеса.

Большинство колес (рисунок 1) состоит из основного 3 и покрывного диска 1, а также лопаток 2. Лопатки могут выполняться загнутыми назад по направлению вращения колеса или радиальными.

Колеса выполняют цельноковаными при окружных скоростях 200…300 м/с. При меньших скоростях применяют комбинированные колеса, у которых основной диск – цельнокованый, а покрывающий – штампованный с усиленной ступицей. В некоторых случаях колеса имеют два составных диска. Такие колеса используются при скоростях менее 150 м/с.

Рисунок 1 — Рабочие колеса центробежных насосов а – закрытого типа; б – полуоткрытого типа; и – способы клепки лопастей; г – общий вид закрытого колеса с пространственными лопастями

На рисунке 2 приведены различные типы конструкций лопа­ток. Для колес со значительной шириной применяют U-образные заклепки, а для колес с малой шириной — Z-образные. Вы­бор того или другого типа заклепок обусловлен технологично­стью изготовления.

Рисунок 2 — Конструкции лопаток и спо­собы их крепления:

а и б — соединения штампованных лопа­ток с дисками; в — рабочая лопатка с фрезерованными заклепками; г — соедине­ние дисков заклепками, проходящими че­рез отверстия в лопатке; д — сварное ра­бочее колесо; 1 — диск рабочего колеса; 2 — заклепка; 3 — втулка

Для высокооборотных колес в целях снижения гидравличе­ского сопротивления применяют лопатки с заклепками, выфрезерованными на их торцах. При сборке заклепки можно раскле­пать. Получили распространение также колеса с лопатками, соединенными с дисками сваркой. В этих случаях можно использовать лопатки сложных профилей. Следует отметить, что у сварных колес лопатки занимают большую часть длины кана­ла между дисками, чем у клепаных.

При высоких скоростях (более 300 м/с) применяют колеса без покрывающих дисков.

Посадку рабочих колес на вал производят с натягом. При максимальной частоте вращения в условиях упругих деформа­ций ступицы основного диска необходимо обеспечивать гаран­тированный натяг.

От проворачивания колесо фиксируется штифтом или шпон­кой Штифт предохраняется от выпадания при вращении пробкой, которая вворачивается в ступицу основного диска. Обычно каждое колесо фиксируют четырьмя штифтами.

Лопатки рабочего колеса имеют сложную форму. Для создания оптимальных условий протекания газа они имеют на входе в колесо каплевидный профиль или закругление, а на выходе — клинообразный. Число лопаток обычно составляет 18—30, они уменьшают проходное сечение рабочего колеса.

Лопатки рабочих колес стационарных нагнетателей и компрессоров имеют угол наклона β_2л=35…55 0 . В последнее время для начальных ступеней компрессора применяют также рабочие с β_2л=55…90 0 (колеса авиационного типа)

Для изготовления колес используются хромо-никелевые, хромо-никельмолибденовые и другие легированные стали, сплавы титана.

Вал имеет размер, определяемый прочностью и критической частотой вращения Коэффициент запаса прочности материала должен быть не менее двух.

Вал компрессоры выполняют со ступенчатым изменением диаметра. Максимальные значения диаметров вала под рабочими колесами определяются расчетом критической частоты вращения. Рабочие частоты вращения должны отличаться от критических не менее чем на 20%. Если рабочая частота вращения лежит ниже первой критической, вал называется жестким, если п_ном лежит между первой и второй критической частотой – гибким.

Как правило, вал изготавливают из высококачественных поковок легированной стали.

Читайте также: Комплектующие для компрессора беркут

Разгрузочный поршень (барабан).

При одностороннем расположении линии всасывания из-за разности давлений на рабочее колесо компрессора со стороны всасывания и нагнетания возникает осевое усилие, действующее на ротор в направлении, противо­положном движению потока газа при всасывании. Это усилие может вызвать смещение ротора, что приведет к задеванию его торцовых поверхностей о корпус.

Для уменьшения осевого усилия на валу ротора за рабочим колесом 2 с напорной стороны устанавливают разгрузочный поршень (рис. 5). Обозначим давление в колесе со стороны всасывания через р₁, а со стороны нагнетания — через р₂. Осевое усилие, действующее на колесо, обозначим через R_i Считаем, что p₁ Прежде чем задать вопрос прочитайте: FAQ

Видео:Центробежный компрессорСкачать

Конструкция и эксплуатация центробежного компрессора

Центробежный компрессор (рис. 9.1) состоит из рабо­чего колеса 3, насаженного на вал 1, корпуса 2, диффузора 4, на­правляющего канала 5. Передача энергии потоку газа с вала цент­робежного компрессора осуществляется рабочим колесом с профилированными лопастями. Внутренняя полость рабочего колеса (межлопастные каналы) образуется двумя фасонными дисками 6 и 7 и несколькими лопастями колеса 3. Диск 7 называется основным или ведущим, а диск 6 — покрывающим или ведомым.

Рис. 9.1.Схема центробежного компрессора.

Газ, поступая в межлопастные каналы, вращается вокруг оси рабочего колеса, под влиянием центробежных сил перемещается к периферии рабочего колеса и выбрасывается в канал, окружаю­щий колесо.

Работа центробежных сил на пути от входа в межлопастные каналы до выхода из них приводит к увеличению энергии газа.

Вал центробежного компрессора соединяется с валом приводного двигателя или непосредственно, или через механическую переда­чу, повышающую частоту вращения вала компрессора, в результате чего достигается уменьшение размеров компрессора, снижаются его масса и стоимость.

Центробежные компрессоры применяются в системах наддува дизель-генераторных установок, а также в качестве компрессоров холодильных машин систем холодоснабжения.

Давление ступени центробежного компрессора.Рабочее колесо а (рис. 9.2), кольцевой отвод (диффузор), направляющий аппарат б и обратный направляющий аппарат в, взятые совместно, называют ступенью давления или просто ступенью компрессора. Рабочее ко­лесо и обратный направляющий аппарат разделены диафрагмой г. В многоступенчатых компрессорах ступени включены в поток газа последовательно.

Рис. 9.2.Схема ступени центробежного компрес­сора

При протекании газа через каналы ступени состояние его изме­няется в результате передачи энергии потоку рабочим колесом, газового трения, вихреобразования и теплообмена со средой, окру­жающей компрессор.

Запишем баланс энергии потока на участке 1—2 (рис. 9.2).

Энергия газа в точке 1 на входе в межлопастные каналы

где с₁ — абсолютная скорость газа; с_р — теплоемкость газа; Т₁ — температура газа в сечении 1.

Энергия, передаваемая газу рабочими лопастями, по уравнению Эйлера

Энергия газа в выходном сечении (точка 2) межлопастных ка­налов

В направляющих аппаратах компрессора энергия потоку газа • мне не передается. Здесь происходит только преобразование кинетической энергии в потенциальную или наоборот.

Энергетический баланс на участке 3—4 при отсутствии теплообмена с окружающей средой будет

Мощность центробежного компрессора.Пользуясь адиабатным КПД, можно определить внутреннюю работу ступени:

При расчете мощности на валу компрессора следует учитывать энергию, расходуемую на преодоление механического трения в под­шипниках и газового трения нерабочих поверхностей колес, введением механического КПД, определяемого по формуле

Для современных конструкций компрессоров η_м = 0,96. 0,98.

Утечки газа через уплотнения в центробежных компрессорах составляют не более 1,5 % номинальной подачи, и их влияние при ориентировочных расчетах можно не учитывать.

Удельная энергия компрессора с учетом механических потерь

При массовой подаче компрессора m (кг/с) мощность компрессора для привода рабочего колеса одной ступени

Мощность многоступенчатого компрессора выражается суммой мощностей отдельных ступеней.

Характеристики центробежных компрессоров.Характеристиками центробежного компрессора называются графики зависимостей степени повышения давления π, индикаторной мощности Р_и, политропного КПД η_пол от подачи компрессора при различных фиксированных значениях окружной скорости.

Универсальная характеристика центробежного компрессора представляет собой семейство индивидуальных характеристик, каждая из которых получена при М_и = const, где М_и — условное число Мaxa по окружной скорости (рис. 9.3). Индивидуальные характеристики получают при испытаниях компрессора на специаль­ных стендах, изменяя подачу дросселированием на нагнетании с помощью специальной заслонки или вентиля. При максималь­ной подаче из-за больших потерь в проточной части значения от­ношения давлений и КПД невелики. С уменьшением подачи по­тери в проточной части снижаются. При этом π и КПД возрастают. Оптимальному режиму работы соответствуют наименьшие по­тери и максимальное значение КПД.

Читайте также: Компрессор для холодильника acc 167 вт

Дальнейшее уменьшение подачи сопровождается снижением КПД. При минимальной или критической подаче наступает помпаж компрессора. Помпаж — это автоколебательный процесс в системе компрессор — сеть, при котором давление нагнетания периодически резко снижается, а направление движения газа изме­няется на обратное. При этом обычно слышны характерные «хлопки». Положение критической точки В начала помпажа зависит не только от компрессора, но и от свойств сети: ее объема и частоты собственных колебаний находящегося в ней газа. Помпажу обычно предшествует вращающийся срыв вихрей в колесе или диффузоре. Работа компрессора в режиме помпажа недопустима, так как она сопровождается колебаниями ротора и может привести к аварии.

Рис. 9.3.Характеристики центробеж­ного компрессора

На поле кривых π= f(m), где т — массовая подача (кг/с), нано­сятся линии постоянного КПД, наглядно показывающие область оптимальной работы компрессора, в которой лежит точка А, соот­ветствующая расчетному режиму работы (линия АВГД — харак­теристика сети).

Энергетические показатели центробежного компрессора в экс­плуатации определяются как его характеристикой, так и сетью, на которую он работает.

Регулирование работы центробежного компрессора.В зависи­мости от вида потребителей сжатого газа (пара) компрессорные установки делятся на две группы.

1. Компрессоры, потребители которых требуют подачи постоян­ного количества газа при переменном давлении.

2. Компрессоры, потребители которых требуют подачи воздуха с постоянным давлением при изменяющейся подаче.

В первой группе изменение режима работы компрессора называ­ют регулированием на постоянную подачу, во второй — на постоянное давление.

Рассмотрим характеристику π=f(m) компрессора совместно с характеристикой сети (рис. 9.4).

Рис. 9.4.График регулирования ком­прессора

Пусть нормальный режим установки определяется точкой Д при частоте вращения n (n₃ 2 , либо на давление всасывания, зависящее от подачи компрессора.

При регулировании на постоянное давление (π= const) различ­ные режимы могут достигаться, как видно из графика, изменением частоты вращения вала компрессора. Если приводным двигате­лем компрессора является паровая или газовая турбина, то изме­нение частоты вращения достигается без затруднений регулирова­нием турбины. При использовании электропривода компрессора необходимо применение специальных типов двигателей с регули­руемой частотой вращения.

Из графика (рис. 9.4) видно, что при любом способе регулирования изменение частоты вращения приводит к уменьшению адиабатного КПД, т. е. к ухудшению использования энергии, подводимой на вал компрессора. Только в области частот вращения от n до n₄ имеет место незначительное повышение η_а при регулирова­нии на постоянную подачу.

Уменьшение КПД является существенным недостатком способом регулирования компрессора изменением частоты вращения.

Дроссельное регулирование при п — const инляется доступным во всех случаях и очень простым способом регулирования. Однако при заданных п и характеристике сети этим способом возможно регулирование только на уменьшение подачи. Регулирование можно проводить дросселем на напорном т всасывающем патрубках компрессоров; второе — выгоднее, так как требует меньших затрат энергии, как правило, пропорциональ­ных плотности дросселируемого потока газа.

Регулирование направляющим лопаст­ным аппаратом на входе находит в центробежных компрессорах ограниченное применение ввиду конструктивной слож­ности.

Регулирование перепуском или байпасированием, при котором сжатый газ со стороны нагнетания перепускается через дроссельное устройство на сторону всасыва­нии, энергетически самый неэффективный из методов регулирова­ния, однако очень просто осуществляется и обладает неограничен­ной глубиной регулирования, поэтому он достаточно широко при­меняется в процессе эксплуатации.

• 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/shema-tsentrobezhnogo-kompressora-s-opisaniem

  🌟 Видео

  Как работает центробежный насос? Основные типы конструкций центробежных насосовСкачать

  

  Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать

  

  Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

  

  Производство центробежных компрессоров DENAIRСкачать

  

  Схема работы компрессора Atlas CopcoСкачать

  

  Компрессор центробежный, конструкция (Павлов) продолжениеСкачать

  

  Все о компрессорахСкачать

  

  Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать

  

  Схема электропривода компрессора.Скачать

  

  Разборка ротора Центробежного компрессора C 4022TAU "SOLAR"Скачать

  

  Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать

  

  Принцип работы винтового компрессораСкачать

  

  Как работаетй осевой компрессор или вентиляторСкачать

  

  Центробежный воздушный компрессор DENAIR Видео 2018Скачать

  

  Поршневой компрессорСкачать