Типы компрессоров Воздушные компрессоры Основная информация Вики-сайт о сжатом воздухе Рабочий объем Сжатый воздух
Прежде чем вы узнаете о различных компрессорах и методах сжатия, сначала нам следует познакомить вас с двумя основными принципами сжатия газа. После этого мы сравним их и рассмотрим различные компрессоры в этих категориях.
Существует два общих принципа сжатия воздуха (или газа): сжатие возвратно-поступательного движения и динамическое сжатие. Эти принципы основываются на теории сжатия и выпуска воздуха.
При сжатии возвратно-поступательным движением воздух всасывается в одну или несколько камер сжатия, которые затем изолируются от входа. Постепенно объем каждой камеры уменьшается, и воздух внутри сжимается. Когда давление достигает расчетного коэффициента сжатия, открывается порт или клапан, и воздух выгружается в выпускную систему под действием постоянного уменьшения объема камеры сжатия.
При динамическом сжатии воздух вращается лопастями быстро вращающейся крыльчатки компрессора и разгоняется до высокой скорости. Затем газ выпускается через диффузор, где кинетическая энергия преобразуется в статическое давление.
Компрессоры объемного сжатия обеспечивают постоянный расход воздуха независимо от давления в системе. Они сжимают воздух, захватывая фиксированный объем и механически сжимая его, например, с помощью поршней или винтовых элементов.
Эти компрессоры обеспечивают более высокий коэффициент сжатия даже при низких скоростях и идеально подходят для небольших, стабильных областей применения, таких как производство и автомобильная промышленность. Их простая конструкция обеспечивает надежность и простоту технического обслуживания.
Динамические компрессоры используют высокоскоростные вращающиеся лопасти для сжатия больших объемов воздуха.
Расход и давление отличаются в зависимости от рабочей скорости, что делает их подходящими для областей применения, требующих высокого расхода, таких как производство электроэнергии и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Их сложная конструкция оптимизирована для переменных значений расхода и эффективной высокоскоростной работы.
Велосипедный насос – простейший пример сжатия с возвратно-поступательным движением. Воздух всасывается в цилиндр и сжимается движущимся поршнем. Поршневые компрессоры используют тот же рабочий принцип. В них применяется поршень, движение которого вперед и назад осуществляется с помощью шатуна и вращающегося коленчатого вала.
Если для сжатия используется только одна сторона поршня, такой компрессор называется компрессором одностороннего действия. Если используются верхняя и нижняя стороны поршня, компрессор осуществляет двойное действие. Коэффициент давления представляет собой соотношение между абсолютными давлениями на входе и выходе.
Соответственно, машина, которая всасывает воздух при атмосферном давлении (1 бар (абс.)) и сжимает его до 7 бар избыточного давления, работает при коэффициенте давления (7 + 1)/1 = 8.
На двух графиках ниже показано соотношение давления и объема для теоретического компрессора и более реалистичная схема для поршневого компрессора (соответственно).
Рабочий объем – это объем цилиндра, в котором перемещается поршень на этапе всасывания. Объем камеры сжатия – это объем, расположенный под впускным и выпускным клапанами и над поршнем, который должен оставаться в верхней точке поворота поршня по механическим причинам.
Разница между рабочим объемом и объемом всасывания обусловлена расширением воздуха, оставшегося в объеме камеры сжатия перед началом всасывания. Практическая конструкция компрессора, например поршневого, приводит к разнице между теоретической схемой p/V и фактической схемой.
Клапаны никогда не являются полностью герметичными, и между поршневой юбкой и стенкой цилиндра всегда присутствует утечка определенной степени. Кроме того, клапаны не могут полностью открываться и закрываться без минимальной задержки. Это приводит к падению давления при прохождении газа через каналы. Из-за такой конструкции газ нагревается при входе в цилиндр.
В динамическом компрессоре повышение давления происходит во время протекания потока газа. Поток газа разгоняется до высокой скорости с помощью вращающихся лопастей на крыльчатке. Затем скорость газа преобразуется в статическое давление, когда он замедляется при расширении в диффузоре.
В зависимости от основного направления используемого потока газа эти компрессоры называются радиальными или осевыми. По сравнению с компрессорами объемного типа, небольшое изменение рабочего давления динамических компрессоров приводит к большому изменению расхода.
Скорость каждой крыльчатки имеет верхний и нижний предел расхода. Верхний предел означает, что скорость потока газа достигает скорости звука. Нижний предел означает, что противодавление становится больше, чем давление компрессора, что говорит о возникновении обратного потока внутри компрессора. Это, в свою очередь, приводит к пульсации, шуму и риску механического повреждения.
Чтобы узнать больше о том, как регулируются динамические компрессоры и как достигается оптимальная производительность, прочитайте это руководство о регулировании динамических компрессоров.
30 июня, 2022
При выборе воздушного компрессора необходимо учитывать множество факторов. В этой статье мы расскажем, как выбрать компрессор, который лучше всего соответствует вашим потребностям и нуждам.
16 марта, 2023
Когда вам требуется большая мощность, динамические компрессоры являются идеальным выбором. Они доступны как в осевом, так и в радиальном исполнении.
4 августа, 2022
Мы постоянно сталкиваемся со сжатым воздухом, но что это такое? Предлагаем вам войти в мир сжатого воздуха и познакомиться с основными принципами работы компрессоров.