Fúvók összecsapása: csavarelemes fúvók a Roots-technológiájú fúvókkal szemben
Az alacsony nyomású fúvók egészen az elmúlt évtizedig forgódugattyús vagy Roots sűrítési technológiával állítottak elő levegőt a legkülönfélébb iparágakban. A csavarelemes fúvók azonban egyre népszerűbb opcióvá válnak a hatékonysággal kapcsolatos előnyeik miatt, különösen a cementüzemekben.
A térfogat-kiszorításos elven működő fúvók csúcstechnológiás berendezéseknek számítottak, amikor a Roots-testvérek 1854-ben kidolgozták azokat. Az azóta eltelt több mint 150 évben csupán kisebb hatékonyságbeli fejlesztések történtek ezzel a technológiával kapcsolatban.
Ezért érdemes összehasonlítani a Roots-technológiás fúvókat a csavarelemes fúvókkal
Hogyan működik egy Roots-technológiás fúvó?
A forgódugattyús vagy "Roots"-technológiás fúvók szelep nélküli térfogat-kiszorításos kompresszorok, amelyekben nem történik belső sűrítés. Az izokorikus kompresszió elve mentén működnek. Ez azt jelenti, hogy a kompressziós kamrába belépő levegő térfogata állandó marad, miközben az egyforma forgórészek forognak.
A kompressziós kamra térfogata a folyamatos forgás mellett lecsökken. Ezáltal a sűrítés külsőleg, teljes ellennyomással szemben történik, ahogyan levegő áramlik be a csatlakoztatott csővezetéken.
A külső sűrítés alacsony hatékonyságot és magas zajszintet eredményez. Emiatt a forgódugattyús technológiát már csak nagyon alacsony nyomást és egyfokozatú kompressziót igénylő alkalmazásokhoz használják.
A csavarelemes fúvótechnológia előnyei
A csavarelemes típusú fúvók csavaros kompressziós elemmel működnek. Ez egy külső és belső menetes forgórészből áll, amelyek egymással ellentétel irányban forognak, miközben a forgórészek és a ház közötti térfogat csökken.
Minden csavarelem állandó, beépített nyomásviszonnyal rendelkezik, és nem állnak fenn olyan mechanikai erőhatások, amelyek instabilitást okozhatnának. Ez azt jelenti, hogy a csavarelemes technológiával működő gépek magasabb tengelyfordulatszámmal képesek üzemelni, és nagyobb áramlási sebességet biztosítanak kisebb külső méretek mellett.
Az izokorikus és az izentropikus kompresszió összehasonlítása
Ahogyan fentebb már említettük, a Roots-technológiás fúvók az izokorikus kompresszió elve alapján működnek. A csavarelemes fúvók ezzel szemben izentropikus kompressziót alkalmaznak. A különbség egyértelműbbé tételéhez érdemes megvizsgálni a két folyamat képletét
Ideális gáz ideális izokorikus kompressziós feltételek mellett: T 2 = T 1 (P 2/P 1)
Ideális gáz ideális izentropikus kompressziós feltételek mellett: T 2 = T 1 (P 2/P 1) (γ-1)/y
A csavarelemes és forgódugattyús fúvók energiafogyasztása
A fenti információk alapján jól látható, hogy az izentropikus kompresszióval járó hőmérséklet (T2) alacsonyabb, mint az izokorikus kompresszió esetében. Ennek oka, hogy kevesebb munka alakul hővé, szemben a forgódugattyús elemmel működő egységekkel, ahol a munka sugárzó hő formájában jelenik meg
Egyszerűbben megfogalmazva, a csavarelemek azonos nyomás mellett nagyobb hatékonysággal működnek, mint a forgódugattyús elemek.
A koncepció jobb megértése érdekében vegyünk egy példát:
Környezeti hőmérséklet: 35 °C
Névleges áramlási sebesség: 2000 m3/óra
Nyomás: 0,7 bar(g)
Egy Roots-technológiájú fúvó 60 kW-os teljesítményfelvétellel üzemel, a levegő kimeneti hőmérséklete pedig 125 °C. Egy csavarelemes fúvó 43 kW-os teljesítményfelvétellel üzemel, a levegő kimeneti hőmérséklete pedig 94 °C.
Ez mutatja, hogy a csavarelemes típusú fúvók sokkal energiahatékonyabbak a Roots-technológiájú fúvóknál.
Egy forgódugattyús fúvó nyomás/térfogat diagramja
Egy csavarelemes fúvó nyomás/térfogat diagramja
Töltse le a csavarelemes és a forgódugattyús fúvókkal kapcsolatos tanulmányunkat
Összefoglaló
A csavarelemes fúvókon belül a légáramlási útvonal a nyomáscsökkenés és a levegő-turbulencia mérséklése szempontjából optimalizált.
Az egységcsomag szíjakkal és szíjtárcsákkal működő rendszer helyett egy közvetlen meghajtású beépített hajtóművel rendelkezik. Ez csökkenti az erőátviteli veszteségeket.
Ezen elemek és a beépített változó fordulatszámú meghajtás (VSD) kombinációja révén a csavarelemes fúvók 30%-kal kevesebb energiát használnak fel a forgódugattyús fúvókhoz képest.
Emellett a beépített Elektronikon vezérlő képes folyamatosan felügyelni a működést a maximális megbízhatóság érdekében.
Mindezen előnyök és az energiamegtakarítások összessége felelős azért, hogy a csavarelemes fúvók átveszik a Roots-technológiájú fúvók helyét.