Srovnání dmychadel: Šroubové dmychadlo versus Rootsovo dmychadlo
Až do posledního desetiletí používala nízkotlaká dmychadla Rootsovu technologii komprese k výrobě vzduchu pro použití v různých průmyslových odvětvích. Nyní však začínají být upřednostňována šroubová dmychadla, protože přinášejí výhody účinnosti – zejména v cementárnách.
Princip rotačního objemového dmychadla byl špičkový, když jej bratři Rootsovi v roce 1854 objevili. Za posledních 150 let došlo k pouze drobným vylepšení účinnosti.
Proto stojí za to porovnat Rootsovo dmychadlo se šroubovým dmychadlem.
Jak funguje Rootsovo dmychadlo?
„Lopatkové“ neboli Rootsovo dmychadlo je objemový kompresor bez ventilu a bez vnitřní komprese. Funguje na principu izochorické komprese. To je místo, kde vzduch vstupuje do kompresní komory a objem vzduchu zůstává konstantní, jak se identické rotory otáčejí.
Objem kompresní komory se s pokračujícím otáčením zmenšuje. V důsledku toho dochází externí kompresi proti plnému protitlaku v důsledku příchozího vzduchu z připojeného potrubí.
Externí komprese má za následek nízkou účinnost a vysokou hladinu hluku. V důsledku toho je použití Rootsovy technologie omezeno na aplikace s velmi nízkým tlakem aplikace a jednostupňovou kompresí.
Výhody technologie šroubového dmychadla
Šroubové dmychadlo využívá šroubový kompresní element. Ten se skládá z vedlejších a hlavních rotorů, které se otáčejí v opačném směru, zatímco objem mezi rotory a skříní se zmenšuje.
Každý šroubový element má pevný, vestavěný kompresní poměr a nemá žádné mechanické síly, které by způsobovaly nerovnováhu. To znamená, že šroubová technologie může pracovat při vysokých otáčkách hřídele a může kombinovat velký průtok s malými vnějšími rozměry.
Izochorická versus izoentropická komprese
Jak bylo uvedeno výše, Rootsova dmychadla pracují na principu izochorické komprese. Naproti tomu šroubová dmychadla pracují s izoentropickou kompresí. Chcete-li lépe pochopit rozdíl, stojí za to podívat se na vzorce pro oba procesy
Ideální plyn v ideální izochorické kompresi: T 2 = T 1 (P 2 /P 1)
Ideální plyn v ideální izoentropické kompresi: T 2 = T 1 (P 2 /P 1) (γ-1)/y
Spotřeba energie šroubových a Rootsových dmychadel
Na základě výše uvedených informací je zřejmé, že teplota T2 v isentropické kompresi je nižší než v izochorické kompresi. Je to proto, že se méně práce se převádí na teplo ve srovnání s Rootsovým elementem, kde je práce vyzařována jako teplo.
Jednoduše řečeno, účinnost šroubového elementu je vyšší než u Rootsova elementu při stejném tlaku.
Pojďme pochopit tento koncept s pomocí příkladu:
Pro okolní teplotu 35 °C
Jmenovitý průtok: 2000 m3/h
Tlak: 0,7 bar (g)
Spotřeba energie Rootsova dmychadla je 60 kW s výstupní teplotou vzduchu 125 °C. U šroubového dmychadla je spotřeba energie 43 kW s výstupní teplotou vzduchu 94 °C.
Šroubové dmychadlo je tedy mnohem energeticky účinnější než Rootsovo dmychadlo.
Diagram Tlak/Objem Rootsova dmychadla
Diagram Tlak/Objem šroubového dmychadla
Stáhněte si naši studii týkající se šroubových a Rootsových dmychadel
Závěr
Ve šroubovém dmychadle je vnitřní proudění vzduchu optimalizováno tak, aby se snížil úbytek tlaku a vzduchové turbulence.
Součástí tohoto dmychadla je integrovaná převodovka s přímým pohonem namísto systému s řemeny a řemenicemi. Tím se snižují převodové ztráty.
Kombinace těchto prvků a integrovaného pohonu s řízenými otáčkami (VSD) vede k tomu, že šroubové dmychadlo spotřebuje o 30 % méně energie než Rootsovo dmychadlo.
Integrovaná řídicí jednotka Elektronikon navíc může nepřetržitě monitorovat váš provoz a zajistit tak maximální spolehlivost.
Všechny tyto výhody spolu s úsporami energie činí z šroubových dmychadel upřednostňovanou volbu ve srovnání s Rootsovými dmychadly.