Судовые вентиляторы и компрессоры

Компрессоры и воздуходувки — это гидравлические механизмы, с помощью которых газообразным жидкостям передается от приводной машины большая удельная механическая энергия.

В том случае, если газ сжимается от 0,015 до 0,3 МПа, механизмы называют воздуходувками или нагнетателями, если от 0,3 до 40 МПа и более — компрессорами. В зависимости от практических потребностей классификацию компрессоров можно проводить по одному из следующих признаков: принципу действия; конструктивному оформлению; степени повышения давления; назначению и т. п.

Классификацию по принципу действия можно принять в качестве основной, поэтому остановимся на ней подробнее. Под принципом действия компрессорного механизма понимают совокупность физических явлений, которые используют для повышения давления газа за счет воздействия на него рабочих органов гидравлического механизма. Согласно кинетической теории давление газа численно равно двум третям кинетической энергии поступательного движения молекул, заключенных в единице объема, что обычно представляется уравнением

где р — давление газа, кгс/м2; v — объем пространства, занимаемого газом, м3; b — число молекул в объеме; т — масса молекулы, (кг·с2)/м; vо — средняя квадратичная скорость молекул, м/с.

Величина является внутренней кинетической энергией газа.

Тогда

Из данных уравнений видно, что увеличение давления можно двумя путями:

— сближением молекул друг с другом и, как следствие, увеличением количества молекул в единице объема, занимаемого газом;

— повышением скорости движения молекул.

Во всех типах компрессорных механизмов давление газа повышают изменением расстояния между молекулами, что достигается следующими способами:

— статическим — за счет уменьшения объема замкнутого пространства, чему соответствуют компрессоры объемного типа (поршневые и роторные);

Рис. 26. Принципиальные схемы воздуходувок и компрессоров объемного типа:

а — поршневого; б — пластинчатого; в — винтового; г — роторных воздуходувок

Рис. 27. Принципиальные схемы лопастных компрессоров:

а — центробежного; б — осевого

1 — лопастное колесо; 2 — канал; 3 — направляющий аппарат

— динамическим — путем использования сил инерции потока газа (вследствие возникновения ускорений в потоке), что достигается в лопастных компрессорах, к которым относятся центробежные и осевые.

По конструктивному оформлению компрессорные механизмы можно разделить на три группы: поршневые, роторные и лопастные.

Принципиальные схемы компрессоров и воздуходувок объемного типа представлены на рис. 26 Поршневой компрессор (рис. 26, а) имеет следующие основные части: цилиндр 1, в котором сжимается газ при возвратно-поступательном движении поршня 2, и клапаны всасывающий 3 и нагнетательный 4. Характерными для поршневых компрессоров являются малая скорость (1,5÷6. м/с) потока газа в процессе всасывания, сжатия и нагне­тания, а также периодичность рабочего процесса.

К роторному типу компрессоров относится пластинчатый (рис. 4.84, б), который состоит из корпуса 1, где размещен эксцентрично ротор 2 с пластинками 5. В этот же тип входят и винтовые компрессоры, принципиальная схема одного из которых показана на рис. 26, в. Такой компрессор имеет корпус 1, в котором размещены два винта 2 и 3.

На рис, 26, г приведена схема двухроторной воздуходувки типа «Рутс», которая состоит из корпуса 3 и вращающихся в нем двух роторов 1 и 2.

Схема компрессоров лопастных центробежного и осевого приведена на рис. 27. Каждый компрессор состоит из рабочих колес и направляющих устройств. В центробежном компрессоре преобладает радиальное направление движения частиц, а в осевом частицы газа движутся в основном по цилиндрическим поверхностям, параллельным оси вращения вала.

На рис. 28 приведен график области применения компрессоров, пользуясь которым можно выбрать тип компрессора в зависимости от конечного давления рк и расхода Qвх..

Рис. 28. Область применения компрессоров

Как можно видеть из рис. 26. и 27., принципиальные схемы компрессорных механизмов соответствуют подобным схемам насосов.