Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Машины для сжатия и перемещения газов
Сжатие газов в химической промышленности используется для проведения химических процессов под давлением, перемещения газов, а также для создания разрежения. Машины, предназначенные для сжатия и перемещения газов, называют компрессорными. Отношение конечного давления р%, создаваемого компрессором, к начальному давлению р\, при котором происходит всасывание, газа, называют степенью сжатия. В зависимости от величины степени сжатия различают следующие типы компрессорных машин: компрессоры, у которых 3< p 2 / pi ; газодувки, у которых l,K/?2/pi<3,0; вентиляторы, у которых Рг1р\!<\,\; вакуум-насосы, предназначенные для отсасывания газов при давлении ниже атмосферного. По принципу действия компрессорные машины делятся на поршневые, ротационные, центробежные и осевые. В поршневых машинах сжатие газа происходит при изменении объема цилиндра за счёт возвратно-поступательного движения поршня. Сжатие газа в ротационных машинах обусловлено уменьшением объема, в котором заключен газ, при вращении эксцентрично расположенного ротора. В центробежных машинах энергия передается газу за счет превращения центробежной силы, создаваемой в рабочем колесе, в энергию давления в неподвижных элементах машины. В осевых машинах газ сжимается йод воздействием лопаток рабочего колеса. В вакуум-насосах могут быть использованы" различные принципы сжатия. Их основное отличие состоит в том, что 57 всасывание происходит при давлениях значительно ниже атмосфер-» ного, а нагнетание — при давлениях, несколько превышающих атмосферное. Поршневой компрессор простого действия (рис. 31) состоит из цилиндра 3, поршня 4, совершающего возвратно-поступательное, движение, и кривошипно-шатунного механизма 5. В крышке цилиндра расположены всасывающий 1 и нагнетательный 2 клапаны. При движении слева направо, в цилиндре возникает разрежение и под действием давления окружающей среды открывается всасывающий клапан 1. При движении поршня справа налево дав- 3 2 | |||||||
| 1 | уЛк | 1 | ||||
и | 4 | ||||||
| h | v < . | У | ||||
| |||||||
| |||||||
Рнс. Э2. Днаграм-ма сжатия газов в идеальном компрессоре |
Рис. 31. Поршневой компрессор простого действия:
/ — всасывающий клапан, 2 — нагне
тательный клапан, 3 — цилиндр, 4 —
поршень, 5 — кривошипио-шатунвый
' механизм
ление в цилиндре возрастает, всасывающий клапан закрывается и поршень сжимает, находящийся в цилиндре газ. Когда давление внутри цилиндра превысит давление в нагнетательной линии, открывается нагнетательный клапан и сжатый газ выталкивается в нагнетательную линию.
Работа поршневого компрессора может быть представлена pV-диаграммой, выражающей зависимость давления р, откладываемого по оси ординат, от объема V , откладываемого по оси абс^ цисс (рис. 32). В идеальном компрессоре поршень вплотную подходит к крышке цилиндра и в нем отсутствуют механические и гидравлические потери. В крайнем правом положении поршня газ занимает объем V \. Двигаясь справа налево (линия /—2), поршень сжимает газ до объема V 2 . и давления р%. Двигаясь до крайнего левого положения, поршень выдавливает сжатый газ (линия 2—3). Линия 3—4 соответствует мгновенному падению давления до рх при начале движения поршня слева направо; далее происходит процесс всасывания по линии 4—/.
В реальном компрессоре поршень не может вплотную подойти к крышке цилиндра. Между крышкой цилиндра и крайним левым положением поршня всегда имеется некоторое вредное пространство. Сжатый газ, находящийся во вредном пространстве, расширяется при ходе поршня вправо, вследствие чего засасывание новой порции газа начинается только с точки 4' (рис. 33). Таким
58
образом, объем засасываемого воздуха V будет меньше объема V \, описываемого поршнем.
Отношение объема газа V , засасываемого компрессором, к объему V \, описываемому поршнем, называется объемным коэффициентом полезного действия компрессора. Эта величина зависит от величины вредного объема и степени сжатия р%\р\ в компрессоре.
Значительное повышение степени сжатия может привести к тому, что сжатый газ, находящийся во вредном пространстве, при крайнем левом положении поршня и его ходе вправо достигнет давления всасывания pi только к концу хода поршня, т. е. всасывания происходить не будет (пунктирная линия на рис. 33).
Рис. 33. Диаграмма сжатия газа в реальн >м компрессоре: Va — объем цилиндра, Vi — объем, описываемый поршнем, р\ — давление всасывания, pi — давление нагнетания |
При, сжатии газа часть механической энергии превращается 'в тепловую, вследствие чего газ в цилиндре разогревается. Чтобы уменьшить потребляемую компрессором мощность, его цилиндр интенсивно охлаждают водой. Кроме того, понижение температуры сжимаемого газа необходимо для предотвращения ' самовоспламенения- распыленного и смешанного с воздухом смазочного масла. При высоких давлениях сжатия и достигаемых высоких температурах мелкие частицы масла образуют с воздухом взрывоопасные смеси. Это является^также одной из причин, по которой в одноступенчатом компрессоре конечное давление сжатого воздуха не может превышать 0,6—0,7 МПа или, другими словами, степень сжатия p 2 lpi не должна быть более 6—7.
В тех случаях, когда необходимо получить газ более высокого давления, применяют многоступенчатое сжатие. На рис. 34 представлена схема двухступенчатого компрессора. Газ засасывается в цилиндр первой ступени 4, сжимается до давления примерно 0,7 МПа и поступает в холодильник 7. Затем охлажденный газ подается во второй цилиндр 1 меньшего объема, где сжимается еще в семь раз. Давление газа на выходе из второй ступени достигает уже примерно 4,9 МПа. При необходимости создания еще более высоких давлений применяют три, четыре, пять ступеней, также с промежуточным охлаждением газа. Так, в производстве полиэтилена высокого давления, применяя многоступенчатое сжатие, давление доводят до 150 МПа.
Ротационный компрессор (рис. 35) состоит из корпуса 2, внутри которого эксцентрично расположен ротор 3 с выдвижными лопастями. При вращении ротора лопасти выходят из прорезей и скользят по внутренней поверхности корпуса, образуя между роторами и корпусом замкнутые камеры. В правой части корпуса в камерах создается разрежение, в результате которого через патрубок 5 в
59
них поступает газ. Благодаря эксцентричному расположению ротора при вращении его влево объем камер уменьшается, а давление газа в них увеличивается. Сжатый газ нагнетается в газопровод из левой части корпуса через патрубок /.
По сравнению с поршневыми компрессорами ротационные имеют меньшие размеры, присоединяются к двигателю без кривошип-но-шатунного механизма, но характеризуются быстрым износом пластин, сильным шумом при работе и более низким КПД.
Рнс. '34. Двухступенчатый ^компрессор:
/ — цилиндр высокого давления, 2, 5 — всасывающие клапаиы, 3, 6 — нагнетательные клапаны, 4— цилиндр низкого давления, 7 — холодильник
Рис. 35. Ротационный компрессор:
/•—нагнетательный патрубок, 2 — корпус, 3—ротор, 4—пластины ротора, 5 — всасывающий патрубок
Центробежные компрессоры представляют собой многоступенчатые машины, в которых газ последовательно проходит через рабочие колеса, сообщающие ему кинетическую энергию, преобразуемую в давление в каналах корпуса., Такие • машины рассчитаны на большие производительности и большие давления. Они представляют собой сложные* автоматизированные агрегаты, требующие специального обслуживания. Подобные машины используют в производстве аммиака.
Вентиляторы. В зависимости от величины создаваемого напора вентиляторы подразделяют на три группы: низкого давления с напором до 100 мм вод. ст.; среднего давления с напором 100— 300 мм вод. ст.; высокого давления с напором 300—1200 мм вод. ст.
По принципу действия вентиляторы делятся на центробежные и осевые. Центробежные вентиляторы (рис. 36, а) относятся ко второй и третьей группам, т. е. их применяют для подачи газа при относительно больших напорах. В первой группе используются осевые вентиляторы, которые обеспечивают большие производительности при малых напорах.
Работа центробежного вентилятора аналогична работе центробежного насоса. Газ, поступающий в центральную часть рабочего колеса 3, отбрасывается к периферии, поступает в -спиралевидный канал корпуса и затем в нагнетательный трубопровод. Через вса-
60
сывающий патрубок 4 поступают новые количества газа, и вентилятор, таким образом, работает непрерывно.
Осевой вентилятор (рис. 36, б) представляет собой корпус 2, внутри которого помещено колесо 3 с наклонно расположенными к оси вращения лопастями (пропеллером). Газ, поступающий во входное отверстие, под воздействием лопаток вращающегося колеса перемещается в осевом направлении и выбрасывается через наг гнетательный патрубок 1.
Вентиляторы всех, типов находят широкое применение не только для перемещения газов в технологических процессах, «о и в са-нитарн.б-технических устройствах для вентилирования помещения, подачи чистого наружного воздуха, отсоса воздуха из производственных помещений и др.
Вакуум-насосы предназначены для создания разрежения. По конструкции различают поршневые, ротационные и струйные вакуумные насосы. В зависимости от величиныразрежения, которое необходимо создать, вакуумные насосы выполняют из одной или нескольких ступеней. Принципиально вакуум-насосы не отличаются от компрессорных машин соответствующих конструкций. Однако при малом значении абсолютного давления (сильного разрежения) объем вредного пространства в вакуум-насосах должен быть значительно меньше; чем в компрессорах.
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 69; Нарушение авторского права страницы