// //
Дом arrow Научная литература arrow Компрессоры arrow Лекция №1 Назначение копрессорных машин
Лекция №1 Назначение копрессорных машин

 

Литература

 

1.     Фотин Б. С., Пирумов И. Б., Прилуцкий И. К., Пластинин П. И. Поршневые компрессоры, Л., Машиностроение; 1987. – 373 с.

2.     Френкель М. И. Поршневые компрессоры. 3-е изд., Машиностроение, Л., 1959. – 743 с.

3.     Видякин Ю. А., Доброклонский Е. Б, Кондратьева Т. Ф. Оппозитные компрессоры, 2-е изд, Машиностроение, Л., 1979.

4.     Михайлов А. К. Ворошилов В. П. Компрессорные машины., М., Энергоиздат, 1989. – 287 с.

5.     Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. Теория и расчет. т. 1, М.: Комс. 2000. – 456 с.

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН

 

Компрессорные машины предназначены для сжатия и перемещения газов.

Они работают за счет механической энергии, подводимой от двигателя, т.е. являются машинами-орудиями. В связи с этим внедрение их в промышленность исторически зависело не только от уровня развития теории этих машин, но и от наличия соответствующих машин-двигателей (паровых машин, электродвигателей, ДВС, турбин).

Хотя первый в мире поршневой компрессор был изобретен и построен знаменитым русским механиком И. И. Ползуновым в 1765 г., производство этих компрессоров в Европе началось лишь  в середине XIX века, когда паровая машина стала прочно внедряться в промышленность. Производство промышленных центробежных компрессоров в Европе началось с конца XIX века, а осевых – во второй четверти XX века.

В Царской России поршневые компрессоры начали строить только с 1900 г., а центробежные и осевые – вообще не строили. После Великой Октябрьской Социалистической революции в годы первых пятилеток компрессоростроение в СССР выросло в целую отрасль энергетического машиностроения.

В настоящее время в нашей стране насчитывается множество заводов, производящих все необходимые типы компрессорных машин.

Практически нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы не применялись компрессорные машины.

В химической промышленности широко применяются газы (различные) при давлениях, измеряемых десятками, сотнями Мегапаскалей (Рк = 250 Мпа и выше при производстве полиэтилена).

Высокое давление газов требуется при синтезе аммиака, метанола, каучука, искусственного жидкого топлива и т.д.

Широко применяется сжатый воздух как энергоноситель в различных пневматических устройствах на машиностроительных, судостроительных и др. металлообрабатывающих заводах, в горно-добывающей и нефтяной промышленности, при производстве строительных и ремонтных работ и т.д. На многих таких предприятиях 20-50% всей потребляемой ими энергии тратится для получения сжатого воздуха.

Перемещение и сжатие воздуха и горючих газов необходимо для организации и интенсификации процессов горения. Это относится к металлурга (кислородное дутье и т.д.), коксохимическим предприятиям и т.п.

В газовой промышленности при добыче, транспортировке и использовании природных и искусственных газов также необходимы компрессорные машины.

В установках умеренного и глубокого холода, в двигателях внутреннего сгорания, в газотурбинных установках и реактивных двигателях компрессорные машины являются органической частью, в значительной степени определяющей экономичность агрегатов.

В пищевой промышленности, на железнодорожном транспорте, на речных и морских судах, в полиграфической промышленности и т.д. значительную роль играют процессы сжатия и перемещения газов с помощью различных компрессорных машин.

Таков далеко не полный перечень отраслей народного хозяйства, в которых применяются компрессорные машины.

Многообразие областей применения компрессорных машин по давлению, производительности, сжимаемой среде, производственным условиям приводит к большому разнообразию типов машин.

Компрессорные машины классифицируют по следующим признакам:

1.     По принципу действия

2.     По конструктивному выполнению

3.     По области рабочих давлений.

По принципу действия все компрессорные машины можно разделить на 2 группы:

1.     Объемные компрессорные машины

2.     Лопастные компрессорные или турбокомпрессорные (машины динамического действия).

Согласно кинетической теории давление газа определяется количеством ударов молекул в единицу времени, приходящихся на единицу поверхности, и интенсивностью этих ударов.

Количество ударов зависит от концентрации молекул газа в единице объема. Интенсивность ударов определяется скоростью молекул газа, которая зависит от температуры.

Следовательно, повышение давления можно осуществить двумя путями:

1)    увеличением количества ударов молекул на единицу поверхности – сближением молекул друг  с другом, т.е. увеличением количества молекул в единице объема;

2)    увеличением скорости движения молекул вследствие повышения температуры газа.

Второй способ не применим в компрессорных машинах виду его неэкономичности. Поэтому для сжатия газов используется только способ сближения молекул.

Сближение молекул газа можно осуществить двумя путями: уменьшением объема замкнутого пространства, в котором находится газ, и сближением молекул под действием инерционных сил  в потоке газа (газу сообщается большая скорость с последующим преобразованием кинетической энергии потока в работу сжатия и нагнетания газа).

Принцип действия объемных компрессорных машин заключается в сближении молекул газа путем уменьшения объема замкнутого пространства при движении поршня в цилиндре. Характерным для этих машин является отсутствие непрерывного потока газа в процессе сжатия и периодичность рабочих процессов.

Принцип действия турбокомпрессоров заключается в сближении молекул газа при создании ускорений в потоке газа вследствие взаимодействия этого потока с вращающейся решеткой лопаток. Характерным для этих машин является наличие непрерывного потока в процессе сжатия и непрерывность рабочих процессов.

По конструктивному выполнению компрессорные машины подразделяются на следующие типы:

I.                   Объемные компрессорные машины

1.      Компрессоры с возвратно-поступательным движением поршней. Они бывают:

а) с шатунно-кривошипным механизмом. Их принято называть «поршневые компрессоры»;

б) со свободно движущимися поршнями (без шатунно-кривошипного механизма); к этим машинам относятся свободнопоршневые дизель-компрессоры (СПДК) и свободнопоршневые генераторы газа (СПГГ).

2. Компрессоры с вращательным движением поршней, которые называются ротационными (коловратными)

II. Турбокомпрессоры (лопастные компрессорные машины)

1.     Центробежные компрессоры

2.     Осевые компрессоры

3.     Вихревые компрессоры.

Рассмотрим принципиальные конструктивные схемы поршневых компрессоров.

 

РИСЛекция №1 Назначение копрессорных машин

Лекция №1 Назначение копрессорных машин

1 – цилиндр

2 – поршень

3 – рубашка для охлаждения цилиндра.

4 – шатун

5 – кривошип коленчатого вала

6 – станина

7 – всасывающий клапан

8 – нагнетательный клапан

9 – всасывающий патрубок

10 – нагнетательный патрубок

11 – крышка цилиндра.

 

РИС….

 

Компрессор дойного действия.

1 – полости цилиндра (а – полость крышки, б – полость штока или вала)

2 – стандартная точка всасывания

3 – полость всасывания

4 – полость нагнетания

5 – стандартная точка нагнетания.

 

Поверхности цилиндра, крышки и поршня образуют рабочее пространство. Вращение вала преобразуется кривошипно-шатунным механизмом  возвратно-поступательное движение поршня. При движении поршня от крайнего верхнего положения вниз давление газа в цилиндре падает.

Под влиянием более высокого давления во всасывающем патрубке открывается всасывающий клапан, и газ заполняет увеличивающийся объем цилиндра. Процесс всасывания продолжается до тех пор, пока поршень не придет в крайнее нижнее положение. В этот момент всасывающий клапан закрывается. При движении поршня вверх объем рабочей полости уменьшается, а давление газа увеличивается. Когда давление газа в цилиндре несколько превзойдет давление его в нагнетательном патрубке, нагнетательный клапан открывается, и через него сжатый газ вытесняется  в нагнетательный патрубок. Этот процесс происходит до тех пор, пока поршень не придет в крайнее верхнее положение. Тогда нагнетательный клапан закрывается.

Описанный процесс всасывания, сжатия и нагнетания повторяется при каждом обороте вала.

Далее рассмотрим схему поршневого компрессора двухстороннего (двойного) действия.

 

РИСЛекция №1 Назначение копрессорных машин

1 – цилиндр

2 – поршень

3 – шток

4 – крейцкопф

5 – шатун

6 – кривошип коленвала.

Ротационные компрессоры выполняются по различным конструктивным схемам.

Рассмотрим схему многокамерного пластинчатого компрессора.

 

РИС….

Цилиндр закрыт двумя торцевыми крышками. Внутренняя поверхность цилиндра, крышек и наружная поверхность ротора расположенного внутри цилиндра эксцентрично, образуют рабочую полость серповидного сечения.

Во время вращения ротора пластины под действием центробежной силы прижимаются к внутренней поверхности цилиндра и своими внешними гранями скользит поп последней, разделяя серповидную полость цилиндра на вращающиеся рабочие камеры.

Рассмотрим винтовой компрессор.

 

РИСЛекция №1 Назначение копрессорных машин

Первый ротор (левый) чаще всего является трех- или четырехходовым винтом.

Второй ротор является чаще всего трех- или шестиходовым винтом.

 

РИСЛекция №1 Назначение копрессорных машин

Роторы находятся в  тебретическом зацеплении друг с другом и во время работы имеют разное направление вращения.

Винтовые поверхности их и стенок корпуса образуют рабочие камеры машины.

Винтовые выступы роторов играют роль своеобразных поршней, обеспечивающих сжатие и нагнетание газа.

Кромки всасывающих и нагнетательных окон на противоположных концах корпуса цилиндра машины представляют собой своеобразные золотники, управляющие впуском и выпуском газа. Поэтому давление газа в конце сжатия в рассматриваемых машинах определяется конструкцией машин, т.е. формами и размерами нагнетательных окон.

В СПДК и СПГГ двигатель и компрессор настолько тесно взаимосвязаны конструкцией и рабочими процессами, что представляют собой единую схему симметричного одноступенчатого СПДК.

 

РИСЛекция №1 Назначение копрессорных машин

 

1 – всасывающий патрубок;

2 – цилиндр продувания насоса;

3 – камера всасывания;

4 –всасывающий клапан продувного насоса;

5 – продувные окна;

6 – форсунка;

7 – выпускные окна;

8 – цилиндр дизеля;

9 – нагнетательный клапан продувного насоса;

10 – поршень дизеля и компрессора;

11 – продувочный ресивер.

Рассмотрим колесо центробежного компрессора.

 

РИСЛекция №1 Назначение копрессорных машин

Схема газомотокомпресора

 

РИСЛекция №1 Назначение копрессорных машин

1 – цилиндр компрессора

2 – цилиндр двигателя

3 – шатун компрессора

4 – шатун двигателя

5 – кривошип коленвала.

Области применения различных компрессоров в зависимости от производительности и давления представлены  на следующем рисунке.

 

РИСЛекция №1 Назначение копрессорных машин

В зависимости от области давления различают:

Вакуум-компрессоры – отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного и обычно нагнетают в пространство, где давление равно атмосферному или выше.

Газодувки – машины, предназначенные производить сжатие до 3 кГ/см2 (до 0,3 Мпа). Они широко применяются в металлургическом производстве для подачи воздуха и называются в этом случае воздуходувками.

Компрессоры низкого давления – сжимают газ от 3 до 10 кГ/см2 (от 0,3 до 1,0 Мпа). Основная область применения этих машин – пневматические….

Лекция №1 Назначение копрессорных машин

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.