Теплообменник для винтового компрессора (8 видео)

Охлаждение воздуха в процессе сжатия увеличивает экономичность работы компрессора. Применяется два вида охлаждения: охлаждение внутреннее (рубашечное), влияющее на процесс сжатия, и охлаждение наружное (промежуточное), снижающее температуру воздуха перед очередной ступенью и, следовательно, уменьшающее работу сжатия. Охлаждающей средой является, как правило, вода. Воздушное охлаждение малоэффективно. Оно используется только в КУ малой мощности.

Рубашечное охлаждение имеет большое значение для поршневых и ротационных (винтовых, пластинчатых) компрессоров. Но основную роль в охлаждении воздуха при многоступенчатом сжатии играют промежуточные воздухоохладители. Воздух охлаждается и на выходе из компрессора в концевом холодильнике с целью снижения его влагосодержания.

Кроме воздухоохладителей в КУ есть еще теплообменники-маслоохладители. Роль их тоже значительна, особенно в ротационных компрессорах.

Конфигурации воздухоохладителей весьма разнообразны. Их выбор зависит от производительности КУ, от параметров сжимаемого газа, вида систем охлаждения, требований унификации и т.п.

Для поршневых компрессоров общего назначения применяются змеевиковые и трубчатые воздухоохладители. Змеевиковые ТО используются в компрессорах малых подач и высоких давлений. В КУ низких давлений и больших расходов используются трубчатые теплообменники.

По величине рабочих давлений газоохладители принято делить на три группы: 1) – низкого давления (до 1,2 МПа); 2) – среднего давления (до 4 МПа); 3) – высокого давления (свыше 4 МПа).

Конструкция ТО определяется типом теплопередающего элемента. Это либо трубы или пластины.

С целью повышения компактности ТО широко используется оребрение труб со стороны воздуха. Это, как правило, наружное оребрение. Оно бывает цельнокатаное, литое, ленточное и насадное (см. рис. 10.5).

Цельнокатанные ребра самые простые в изготовлении, но они получаются невысокими. Трубы с таким оребрением изготавливают из меди или алюминия. Но высокая цена первых и сложность установки вторых ограничивают их применение.

Рис. 10.5. Трубки с наружным оребрением теплообменной поверхности: а – монометаллическая накатная ребристая трубка; б – биметаллическая накатная трубка; в – с завальцованным в канавку поперечно-спиральным оребрением; г – с насадными ребрами

В последнее время все шире используются пластинчатые и пластинчато-ребристые теплообменники. Из-за высокого отношения площади поверхности теплообмена к объему ТО (1000 – 5000 м 2 /м 3 ) такие аппараты в десятки раз компактней трубчатых. Недостаток – сложность очистки теплообменных поверхностей от загрязнений.

Самая многочисленная группа газоохладителей на КС – это теплообменники низкого и среднего давления. Это обычно трубчатые и кожухотрубные ТО. В них охлаждаемой средой является воздух, охлаждающей – вода. В этом случае охлаждающая вода подается в трубное пространство, воздух — в межтрубное. Так упрощается очистка труб от загрязнений и накипи. Организация нужного режима течения воздуха достигается установкой поперечных перегородок (см. рис. 10.6)

Рис. 10.6. Кожухотрубный многоходовой (пятиходовой) гладкотрубный теплообменник с поперечными перегородками

Основные недостатки такой конструкции – большая масса и габаритные размеры, а также ограниченные возможности унификации.

Для снижения массы и габаритов используются поперечнооребренные теплообменные трубы, что связано с усложнением конструкции. В этом случае для достижения многоходовости межтрубного пространства устанавливают дополнительные трубные доски или составные перегородки (см. рис. 10.7).

Рис. 10.7. Кожухотрубный двухходовой (по воздуху) аппарат с одним пучком оребренных труб и составной перегородкой

Большие возможности представляют конструкции, в которых трубы установлены поперек корпуса и скомпонованы в несколько теплопередающих секций (модулей). Варьируя размеры, число секций и способ их подключения, можно получить аппараты для широкого спектра расходов давлений с конфигурацией, близкой к оптимальной (см. рис. 10.8).

Читайте также: Масло для поршневого компрессора битцер

Рис. 10.8. Кожухотрубный теплообменник из трех унифицированных теплопередающих секций

Подача воды в секции такого теплообменника может осуществляться по последовательной, параллельной и параллельно-последовательной схеме.

В газо-водяных охладителях низкого и среднего давления с открытыми водооборотными системами КС предпочтение следует отдавать кожухотрубным аппаратам с поперечным расположением оребренных труб при внутритрубном течении воды и межтрубном течении газа. В закрытых системах с промежуточным теплоносителем в качестве охладителя наилучшие показатели имеют пластинчато-ребристые теплообменники.

Среди газоохладителей высокого давления можно выделить кожухо-трубные, змеевиковые ТО и аппараты «труба в трубе».

Контрольные вопросы

1. Что входит в состав вспомогательного оборудования компрессорных станций?

2. Какие существуют виды загрязнений воздуха?

3. Какое воздействие оказывают загрязнения воздуха на элементы системы воздухоснабжения?

4. Какие способы используются для очистки воздуха от твердых загрязнений и капельной влаги?

5. Чем отличаются «сухие» и «мокрые» способы очистки воздуха?

6. Как осуществляется забор воздуха из атмосферы в компрессорных установках?

7. Какими показателями оценивается эффективность работы воздушных фильтров?

8. Где и с какой целью в компрессорных установках размещают влаго- и маслоотделители?

9. Что представляют собой воздухосборники (ресиверы)?

10. В каком месте схемы компрессорной станции и для чего предусмотрены теплообменники-воздухоохладители?

Содержание

НПП Ковинт
Сайт о компрессорном оборудовании для промышленного применения
Принцип работы винтового компрессора
Виды охлаждения компрессорных установок
1 Водяное охлаждение компрессора: виды и особенности
Открытая система без циркуляции воды
Открытая система с циркуляцией воды
Закрытая система с циркуляцией воды
🎥 Видео

Видео:Винтовой или поршневой компрессор выбрать? В чем отличие поршневого компрессора от винтового?Скачать

НПП Ковинт

Видео:Какой компрессор лучше? Достоинства, недостатки, сравнение компрессоров.Скачать

Сайт о компрессорном оборудовании для промышленного применения

Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

Принцип работы винтового компрессора

В данной статье затронем вопрос о принципе работы винтового компрессора.

Повторюсь, что винтовой компрессор относится к компрессорам объемного действия, где сжатие воздуха/газа происходит за счет изменения полости сжатия.

Типичная конструкция винтового компрессора показана на рисунке ниже:

Конструкция винтового компрессора

Цифрами на рисунке обозначены:

5 – шкивы ременной передачи

10 – клапан минимального давления

В винтовых компрессорах существует два основных потока (или контура): воздушный/газовый поток и масляный поток.

Рассмотрим их подробнее на примере воздушного компрессора.

Воздушный поток

Всасываемый воздух через входной фильтр 1 и всасывающий клапан 2 попадает в винтовой блок 3. Именно в винтовом блоке, который является «сердцем» компрессора, происходит сжатие воздуха.

Основными компонентами винтового блока являются ведущий (ему передается вращение от электродвигателя 6, приводной ремень 4 и шкивы 5) и ведомый роторы:

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке наглядно показан на рисунке ниже:

Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке

Следует отметить, что вращение к ведущему ротору может передаваться не только через ременную передачу, но и «напрямую» через эластичную муфту:

Наличие всасывающего клапана 2 позволяет компрессору работать в двух основных режимах:

холостой ход (клапан закрыт)
нагрузка (клапан открыт)

Это отличает винтовой компрессор от, например, поршневого. Наличие режима холостого хода позволяет сократить число пусков двигателя компрессора и, тем самым, увеличить его надежность и срок службы. Ведь частые пуски отрицательно влияют как на сами двигатели, так и на систему энергоснабжения предприятия в целом.

Смесь сжатого роторами воздуха и масла попадает в масляный резервуар 8.

Наличие масла в винтовом блоке необходимо по ряду причин:

отвод тепла, образующегося при сжатии воздуха
смазка подшипников винтового блока
уплотнение камер сжатия за счет образования пленки на поверхности роторов

В масляном резервуаре 8 происходит первичное отделение масла от сжатого воздуха (за счет вращательного движения потока).

Читайте также: Отличие стандартного компрессора от инверторного в холодильнике

Остатки масла отделяются от сжатого воздуха в сепараторе 9 и возвращаются в винтовой блок 3 по специальному каналу.

Очищенный от масла сжатый воздух через клапан минимального давления 10 и охлаждаемый вентилятором 14 воздушный радиатор 13 подается потребителю.

Клапан минимального давления 10 необходим для поддержания в масляном резервуаре 8 давления, требуемого для нормальной циркуляции масла независимо от давления в сети потребителя.

Как правило, клапан минимального давления открывается при давлении на его входе на уровне 4-4,5 бар.

Вентилятор 14 может располагаться как на валу электродвигателя 6, так и приводиться в действие собственным электродвигателем.

Производительность вентилятора и площадь охлаждаемой поверхности радиатора 13 рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить температуру сжатого воздуха на выходе компрессора, не превышающую температуру окружающей среды более, чем на 10 °С.

Следует отметить, что система охлаждения винтового компрессора может быть и водяной. В этом случае радиаторы 12 и 13 компрессора представляют собой трубчатые теплообменники, в которых охлаждение рабочей среды (масло, сжатый воздух) обеспечивается циркуляцией воды (или другого охлаждающего агента) в межтрубном пространстве теплообменника.

Теплообменник винтового компрессора с водяным охлаждением

Применение водяного охлаждения позволяет:

снизить уровень шума, производимого компрессором при работе;
отказаться от монтажа вентиляционных коробов для отвода от компрессора горячего охлаждающего воздуха.

Масляный контур

Масло из нижней части масляного резервуара 8 возвращается в винтовой блок 3 под действием давления, поддерживаемого внутри резервуара, благодаря наличию клапана минимального давления 10.

В зависимости от температуры масло может двигаться либо по «малому» контуру (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3), либо по «большому» (масляный резервуар 8 – термостат 11 – масляный радиатор 12 – масляный фильтр 7 – винтовой блок 3).

Температура масла очень важна для длительной безотказной работы компрессора.

Слишком низкая температура может вызвать выделение конденсата из воздуха еще на этапе сжатия и «эмульгирование» масла, которое значительно ухудшит его эксплуатационные качества. Слишком высокая температура значительно снижает срок службы масла, а также вызывает чрезмерные температурные деформации роторов компрессора, которые могут привести, в худшем случае, даже к заклиниванию компрессора.

Как видите, ничего сложного в устройстве винтового компрессора нет. Современные винтовые компрессоры являются, бесспорно, надежными и эффективными для производства сжатого воздуха как на больших промышленных предприятиях, так и на предприятиях малого бизнеса.

Если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в форме ниже. Мы ответим в течение 1-2 рабочих дней.

Видео:Особенности винтовых компрессоров (Nordberg)Скачать

Виды охлаждения компрессорных установок

В процессе эксплуатации компрессорная установка выделяет большой объем внутренней энергии — тепла. Тепловая энергия возникает из-за работы движущихся внутренних механизмов, а также в процессе сжатия рабочей среды. Чтобы сделать компрессор более экономичным и обеспечить его безопасную работу, вырабатываемое тепло необходимо отводить. Для этого используют два вида охлаждения водяное и воздушное.

Видео:Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать

1 Водяное охлаждение компрессора: виды и особенности

Жидкостное охлаждение воздушных компрессоров является более эффективным способом снижения тепловой нагрузки, чем воздушный способ. Этим фактом объясняется сфера применения компрессоров с водяным охлаждением – их используют в крупных технологических процессах, на химических заводах, предприятиях металлургии, и других производствах, где необходимо стабильное получение сжатого воздуха в больших объемах. Именно там используют винтовые компрессоры, которые отличаются высокой производительностью, низким уровнем шума, длительным сроком эксплуатации, и которые могут работать на постоянной основе.

Читайте также: Компрессор от газ для покраски

Однако работа любого мощного компрессора требует обязательной вентиляции помещения, в котором он расположен. В таком случае винтовые компрессоры с водяным охлаждением значительно снижают требования к системе вентиляции, так как в охлаждающей воде в форме тепла содержится приблизительно 90% энергии, потребляемой электродвигателем.

Системы водяного охлаждения компрессоров подразделяются на следующие типы:

Открытые системы водяного охлаждения без циркуляции воды, в которых реализовано подключение к внешней сети водоснабжения;
Градирня – открытые системы с циркуляцией воды.
Закрытые системы с циркуляцией воды, в которых реализовано подключение к внешнему теплообменнику (радиатору).

Открытая система без циркуляции воды

Принцип работы. В систему охлаждения без циркуляции рабочая жидкость поступает из внешнего источника. Это может быть водоем, муниципальный водопровод, скважина. После прохождения через компрессорную установку отработанная жидкость выводится в виде стоков.

Особенности. Чтобы поддерживать требуемый температурный режим и не допускать перегрев компрессора в такой системе обязательно должен быть установлен термостат. Открытая система без циркуляции отличается простотой исполнения и невысокой стоимостью реализации. Однако ее эксплуатация влечет за собой высокие расходы воды (в случае использования муниципальной водопроводной сети, а также плату за стоки в систему городского водоотведения). Использование воды из рек или озер также потребует дополнительных расходов на ее фильтрацию, так как применение неочищенной воды в системе компрессоров не желательно.

Открытая система с циркуляцией воды

Принцип работы. Данная система использует замкнутый цикл использования воды, при которой охлаждающая вода в компрессоре повторно охлаждается в градирне. Вода каплями стекает в камеру, через которую проходит поток воздуха в противоположном направлении, и частично испаряется. Температура оставшейся влаги понижается до уровня, пока не достигнет значения, при котором она будет на 2 градуса меньше температуры окружающей среды.

Особенности. Такая система охлаждения компрессорных установок используется на производствах, где затруднителен или ограничен допуск к воде из внешних источников. Открытые системы охлаждения компрессора с циркуляцией воды имеют значительный недостаток – охлаждающая вода постоянно загрязняется окружающим воздухом. Это особенно критично для пыльных и загрязненных производств – текстильных фабрик, мебельных фабрик и т.д. Кроме того, из-за постоянного испарения требуется регулярное добавление новой воды в такую систему. Это также требует дополнительных расходов на очистные фильтры, так как обычная водопроводная или техническая вода содержит соли и кальций, которые могут откладываться на горячих металлических поверхностях теплообменника в виде наростов. В результате работа градирни нарушается, ухудшаются теплопроводные характеристики. Также, потребуется добавление реагентов, предотвращающих рост микроорганизмов и разрастание водорослей.

Еще один минус данного способа охлаждения компрессора заключается в том, что если система не используется в холодное время года, то потребуется слив воды из градирни, или постоянный ее подогрев, чтобы исключить замерзание воды.

Закрытая система с циркуляцией воды

Принцип работы. Закрытая система с циркуляцией воды для охлаждения компрессора использует одну и ту же воду, которая циркулирует между теплообменником и компрессорным аппаратом. Теплообменный аппарат может охлаждаться двумя способами:

окружающим воздухом. Потребуется радиатор.
с помощью внешнего водяного контура воды. В таком случае необходима установка дополнительного пластинчатого теплообменника.

Особенности. Данный способ подходит для предприятий, где ограничена стабильная подача воды.

источники:

https://evakuatorinfo.ru/teploobmennik-dlya-vintovogo-kompressora