Принцип действия, классификация и устройство

Турбокомпрессоров

Компрессоры, в которых сближение молекул осуществляется путем использования сил инерции потока газа, называются компрессорами динамического действия или, как это было принято ранее, турбокомпрессорами. Второе название связано с тем, что для привода таких компрессоров с целью получения высоких оборотов, как правило, применялись турбины (газовые, паровые).

Повышение давления газа в турбокомпрессорах осуществляется вследствие силового взаимодействия вращающейся решетки лопаток рабочего колеса с потоком газа. Преобразование энергии в турбокомпрессорах можно условно разделить на два этапа. На первом этапе потоку газа за счет подводимой механической энергии сообщается некоторая кинетическая энергия, на втором - кинетическая энергия потока частично преобразуется в энергию давления. Оба этих этапа происходят одновременно.

Турбокомпрессоры по характеру преобразования энергии близки к аналогичным типам насосов. Эта общность ведет к конструктивным сходным формам и эксплуатационным характеристикам турбокомпрессоров и насосов. Различия между ними вызываются, главным образом, тем, что в турбокомпрессоре рабочая среда сжимается, а в насосах нет.

Кроме того, поскольку плотность рабочей среды у турбокомпрессора обычно на 2-3 порядка меньше, чем у насосов, для создания одинакового перепада давлений в компрессорах необходимо обеспечить значительно большие скорости движения, как лопаток рабочего колеса, так и сжимаемого газа.

Турбокомпрессоры имеют перед другими типами компрессоров существенные преимущества, состоящие в компактности, надежности в работе и долговечности, хорошей уравновешенности, равномерности подачи газа, отсутствии смазочного масла в сжимаемой среде; возможности непосредственного соединения с высокооборотным двигателем.

По cтепени отношения давлений турбокомпрессоры можно разделить на вентиляторы (П<1,15), нагнетатели (П>1,15), компрессоры (П>3) и вакуум-компрессоры.

Рис. 2.34. Центробежный компрессор:

лд – лопаточный диффузор; блд – безлопаточный диффузор; она – обратный направляющий аппарат; р – ротор

Турбокомпрессор любого типа, как и всякая турбомашина, состоит из вращающихся лопаточных аппаратов — рабочих колес, в которых рабочему телу сообщается энергия от внешнего источ­ника, — и неподвижных аппаратов, предназначенных для изме­нения величины и направления скорости потока. Совокупность одного рабочего колеса с расположенным за ним неподвижным (направляющим) аппаратом называется ступенью турбокомпрес­сора.

Проточная часть центробежного компрессора состоит из вход­ного патрубка, конфузора, входного направляющего аппарата, группы ступеней и выходного патрубка. Различают промежуточные и концевые ступени.

В состав промежуточной ступени входят следующие элементы (рис. 2.34): рабочее колесо (РК), безлопаточный диффузор (БЛД), лопаточный диффузор (ЛД), поворотное колесо (ПК), обратный направляющий аппарат (ОНА). Концевая ступень включает в себя: РК, ЛД или БЛД (или и то, и другое вместе), улитку – нагнетательную камеру.