teplotekhnika (852911), страница 70
Текст из файла (страница 70)
В крупных компрессорахприменяют подшипники скольжения. Уплотнение валов винтовых роторов обеспечивается угольными или специальными металлокерамическими уплотнениями 10 сальникового типа. При работе компрессоравинтовые роторы находятся в постоянном зацеплении и вращаются впротивоположных направлениях. Воздух из всасывающего патрубка через окно всасывания, имеющее форму кольцевого сектора, поступает впространство между зубьями, называемое рабочей полостью.После поворота винтового ротора на некоторый угол пространствомежду зубьями, заполненное воздухом, разъединяется с патрубками всасывания.
При дальнейшем повороте винтовых роторов уменьшаетсяобъем рабочей полости и, следовательно, происходит сжатие воздуха дотех пор, пока она не сообщится с окном нагнетания. После соединениярабочей полости с камерой нагнетания воздух выталкивается из рабочейполости. Давление р2 сжатого воздуха в рабочей полости может не совпадать с давлением рН в нагнетательном патрубке. Если р2 < р", то в моментсоединения рабочей полости с окном нагнетания сжатый воздух из нагнетательного патрубка устремляется в рабочую полость и дожимает егодо давления нагнетания рН.
При р2 > рн во время выталкивания сжатоговоздуха из рабочей полости давление р2 несколько снижается.37441:ЧЧЁпРис. 15.31. Идеальные индикаторные диаграммы винтового компрессора:а - р2 = рн; 6 - р2 > рн; в - р2 < рн; рв - давление нагнетаемого воздухаЗная объемы камеры в начале І и конце 2 сжатия, можно построитьтеоретическую индикаторную диаграмму винтового компрессора(рис. 15.31).При проектировании винтового компрессора исходят из условий равенства давления сжатия р2 и давления нагнетания рН, т.е.
р2 = рн. Прир2 < рн и р2 > рн затрачивается дополнительная работа, которая на диаграммах показана заштрихованными площадками. Особенно нежелательна работа компрессора при р2 > р", так как в данном случае наблюдается наибольшая дополнительная потеря работы. Действительная индикаторная диаграмма винтового компрессора (рис. 15.32) отличается оттеоретической наличием протечек, гидравлических потерь, изменениемвнутренней степени повышения давления. Поскольку количество рабочего тела при сжатии не остается постоянным, кривая сжатия толькоприблизительно характеризует изменение его состояния. В связи с отсутствием трения роторов о корпус в винтовых компрессорах можноприменять большие окружные скорости (100 м/с и более).
Роторы винтовых компрессоров имеют симметричный циклоидальный, несимметричный циклоидальный и симметричный круговой профили. Числозубьев на ведущем и ведомом роторах принимается от 2-4 до 6-8 (пер-лр, МН/м2 41"Рис. 15.32. Действительнаяиндикаторнаявинтовогодиаграммакомпрессора при различных давлениях рне,І0,1К Кин375вая цифра указывает число зубьев ведущего ротора, вторая - ведомого).В компрессорах с большим перепадом давлений между камерами всасывания и нагнетания с точки зрения наилучшей равнопрочности на изгибведущего и ведомого роторов является комбинация 4-6.Длина роторов в выполненных конструкциях винтовых компрессоров Ь = (1,4 + 3,0)1) (здесь В - диаметр ведущего ротора).Одноступенчатые винтовые компрессоры при невысоких степенях повышения давления В < 3,5 могут выполняться неохлаждаемыми и несмазываемыми.
Сжатый воздух в них не загрязняется маслом, что очень важнодля некоторых типов пневмоперегружателей. В то же время винтовые компрессоры, работающие без смазывания роторов, имеют большие потеривследствие перетекания воздуха из рабочей полости в камеру всасывания.Эти потери особенно увеличиваются при В > 4. Кроме того, при большихстепенях повышения давления происходит значительный подогрев сжимаемого воздуха. В таких компрессорах часто применяют внутреннее масляное охлаждение. Масло подается внутрь корпуса, где оно, с одной стороны,герметизирует рабочую полость, а с другой - охлаждает сжимаемый воздух.Нагретое масло из корпуса подается на масляный холодильник, здесь оноохлаждается водой или воздухом и вновь направляется в корпус.Внутреннее масляное охлаждение позволяет увеличить степень повышения давления в одной ступени до двенадцати.При масляном охлаждении винтовых компрессоров можно отказаться от синхронизирующих шестерен.
В целях уменьшения гидравлических потерь скорость в таких компрессорах обычно не превышает 50 м/с.С уменьшением окружных скоростей роторов компрессоры создают вовремя работы меньше шума.Производительность винтового компрессора, м3/мину= (г, + гдЬгІпІх,(15.66)где Г , 1:2 - площади торцевого сечения винтовой впадины соотвегсгвенно ведушего и ведомого роторов, м2; І. - длина винтовой часги ротора, м; 11 - число зубьев ведущего ротора; пІ - частота вращения ведущего ротора, мин-'.Коэффициент подачи Ж винтового компрессора зависит от величиныутечки воздуха из рабочей полости, гидравлических сопротивлений вовсасывающей магистрали и степени подогрева всасываемого воздуха.Относительный объем вредного пространства в винтовых компрессорахобычно не превышает 1% и практически мало влияет на коэффициент 7».Это объясняется тем, что при малых значениях В влияние вредного пространства невелико, а при больших В и внутреннем масляном охлаждении оно заполнено маслом.
В среднем для винтовых компрессоров Жпринимают равным 0,75-0,90.Вследствие значительной потери от перетекания сжатого горячеговоздуха из рабочей полости в полость всасывания и других внутренних376потерь даже при интенсивном охлаждении средний показатель политропы сжатия у винтовых компрессоров выше показателя адиабаты. Поэтому в них за теоретический процесс сжатия принимают адиабатный про~цесс. Оптимальным режимом работы винтового компрессора являетсярежим, при котором давление нагнетания совпадает с давлением внутреннего сжатия (рН = р2).
Теоретическая мощность, кВт, потребляемаякомпрессором в этом случае,Іс“а =І(_І(_1Р1ут(ВН-ус І-І 10-3›Р1(15.67)где Іс - показатель адиабаты; рІ - среднее давление во всасывающем патрубке, Па; УТ - теоретическая объемная производительность, м3/с; рн давление нагнетания, Па.Уравнение (15.67) справедливо лишь в том случае, когда р2 = рн. Длядругих режимов работы компрессора, т.е. р2 а: рн, теоретическая мощность, кВт, потребляемая компрессором,кІк1'Й +_”-Н(2'-]-1103./<-1ї~,=І(_І,›.иї[$]11<111112<15.68›В действительности процесс сжатия воздуха в винтовом компрессорепротекает не по адиабате, а по политропе с переменным показателемп > Іс. Среднее значение показателя политропы зависит от интенсивности охлаждения, частоты вращения компрессора, степени повышениядавления и изменяется в пределах 1,45 + 2,5.
Внутренние потери в винтовом компрессоре, снижаюшие его экономичность, оценивают адиабатным КПДт12111=Мад/Мдейств'(15.69)Зная адиабатный КПД, можем определить действительную мошность, кВт, потребляемую компрессором,А!е =“Опапы.(15.70)Полный адиабатный КПД машины пал = цацм определяют при испытаниях компрессора.Основные характеристики некоторых винтовых компрессоров отечественного производства приведены в табл. 15.1.377Таблица 15. ІХарактеристики винтовых компрессоровИндекс Производи- Давление,тельносгь,мз/минМПаЧислоЧастотаступеней вращения,мин-ІМощность,ПримечаниеНеохлаждаемый››МаслозаполненныйНсохлаждаемыйМаслозаполненныйТо жекВтВКВК-10ВК-І 16316250,3440,6380,78512110 00017 7002955200105160ВК- 12ВК- 13100300,2451,1751170002970300280ВК- 14100,7851463066В качестве привода этих компрессоров используют: турбину (ВК);двигатель внутреннего сгорания (ВК-14); электродвигатель (ВК-10,ВК-11 и др.).Производительность винтовых компрессоров можно регулироватьвыпуском сжатого воздуха в атмосферу, изменением частоты вращения,изменением величин наполнения компрессора и переключением последнего с полной нагрузки на холостой ход.
Недостатками их являютсясложность изготовления роторов, высокий уровень шума, необходимость внутреннего охлаждения при высоких степенях повышения давления, несовпадение внутреннего давления сжатия с давлением нагнетания при переменных режимах работы.Водокольцевые вакуумные насосы. Для отсасывания запыленного воздуха и создания вакуума в различных отраслях промышленности широко применяются водокольцевые вакуум-насосы. По принципу работыони аналогичны пластинчатым ротационным компрессорам, однакоконструктивно отличаются от них. В цилиндрическом корпусе І(рис.
15.33) с крышками 8и 9эксцентрично расположен ротор бс лопастями 2. Последние имеют одинаковую длину и часто изготовляются заодно с ротором. При вращении ротора с большой частотой вода, находящаяся в корпусе, под действием центробежных сил отбрасывается кстенкам, уплотняя концы лопастей. В центральной части корпуса при этомобразуется воздушное кол ьцевое пространство переменной толщины.Воздух поступает в насос через патрубок 5 и приемное серповидноеотверстие 7, расположенное в крышке 8. В корпусе насоса происходитсжатие воздуха, заключенного между смежными лопастями, после чегоон вытесняется через напорное отверстие 3 и патрубок 4.
Насос можетработать только при достаточном количестве воды в корпусе, когда концы лопастей погружены в воду. Вакуум, создаваемый насосом при полном закрытии всасываюшей трубы, не превышает 92%.378Рис. 15.33. Конструктивная схема водокольцевого вакуум-насосаПодача, м3/мин, водокольцевого насоса2У: л(%-а) -(%)2-2(1-“)б Ьпж*(15-71)где 0,, 02 - соответственно внешний и внутренний диаметры ротора слопастями, м; а - минимальное погружение лопасти в водяное кольцо,м; г - число лопастей; І- длина лопасти, м; І= 0,5(0І - 1)2);б - толщина лопасти, м; Ь - ширина лопасти, м; п - частота вращения; А. - коэффициент подачи; Ж = 0,9 + 0,96.Мощность,кВт, на валу водокольцевого насосарУМЗ 410000,(15.72)где І< - коэффициент запаса мощности; І< = 1,05 + 1,5; т] - КПД насоса.При работе насоса концы лопастей перемещаются в слое воды, чтоприводит к значительным потерям энергии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
