Охлаждение газа в процессе сжатия

Сжатие газа до высокого давления за одну ступень затруднено из-за чрезмерного повышения, температуры в конце сжатия. В лопастных компрессорах ограничением по давлению, создаваемому одной ступенью, является также прочность материала рабочего колеса. Поэтому следует применять возможно более интенсивное охлаждение газа в процессе его сжатия и производить сжатие в последовательно соединенных ступенях, осуществляя промежуточное охлаждение газа в холодильниках, включенных в поток между ступенями.

Применение ступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением газа дает большую экономию энергии, расходуемой на привод компрессора.

В современных компрессорах применяют следующие способы охлаждения компримируемого газа: внутреннее, выносное и комбинированное. При внутреннем охлаждений холодная вода подается в специально выполненную полость в отливке корпуса. При выносном охлаждении между отдельным ступенями сжатия устанавливаются кожухотрубчатые теплообменники. Комбинированное охлаждение предусматривает как внутреннее; так и выносное охлаждение. Этот способ эффективнее и наиболее широко применяется. В некоторых конструкциях компрессоров используется охлаждение впрыском воды в поток газа. При этом теплота газа частично расходуется на испарение охлаждающей воды. Однако увлажнение газа во многих случаях недопустимо.

Минимум затрат энергии в ступенчатом компрессорном процессе имеет место при равенстве степеней повышения давления во всех ступенях. Поэтому оптимальная степень сжатия одной ступени

(5.8)

где ε - отношение давлений газа на выходе и входе одной ступени; р_к и р_н - конечное и начальное давление компрессора; z - число ступеней сжатия.

На практике, однако, ступени высокого давления имеют несколько меньшую степень сжатия, чем ступени низкого давления:

В лопастных компрессорах ступень сжатия состоит из совокупности венцов рабочих и направляющих лопастей и количество ступеней может быть большим (до 40). В этом случае ступени разбивают на секции и холодильники устанавливают между секциями. В пределах секции ступени не охлаждают.