Файл: Хушпулян, М. М. Технико-экономические показатели современных компрессоров и установок.pdf

Г Л А В А 4

РОТАЦИОННЫЕ ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Ротационные компрессоры со скользящими пластинами яв­ ляются разновидностью машины, в которой сжатие газа осуще­ ствляется по принципу вытеснения без применения кривошипно­ шатунного механизма.

Ротационный компрессор со скользящими пластинами со­ стоит из цилиндрического корпуса 1 (рис. 19, а, б), в котором с эксцентриситетом С' расположен ротор 2 так, что образующие поверхности цилиндра и ротора создают серповидное рабочее пространство 3. Ротор имеет по всей длине пазы 4, несколько наклоненные по направлению движения. При этом уменьшается возможность заклинивания пластинки в пазу ротора вследствие увеличения ее направляющей части.

Пластины 5 при вращении ротора под действием центро­ бежной силы выходят из пазов и прижимаются к образующей поверхности корпуса цилиндра. Вследствие эксцентричного рас­ положения ротора в цилиндре каждая пластина за одни оборот выдвигается из паза до поверхности цилиндра и снова входит в паз. Пластинки делят серповидное пространство на камеры разных объемов. В верхней части цилиндра объем камер будет наибольшим, между тем как в нижней он минимален. Газ по­ ступает из всасывающего патрубка в камеры между пластин­ ками, затем при вращении ротора сжимается и выходит в на­ гнетательный трубопровод. Положение Л камеры (см. рис. 19, б) ■соответствует моменту начала сжатия, когда сообщение со вса­ сывающим пространством прекращено. При передвижении этой камеры вправо с вращением ротора объем ее уменьшается, про­ исходит сжатие. Оно заканчивается в момент перемещения ка­ меры в положение В, после чего идет процесс нагнетания. За­ зор между ротором и нижней частью цилиндра образует вред­ ное пространство С. Поэтому на участке С—D происходит расширение остатка газа из вредного пространства. В точке D камера сообщается со всасывающим пространством и в нее на-

70

углеводородов. Вакуум, создаваемый ротационно-пластинчаты­ ми вакуум-насосами, достигает 95%, что более чем достаточнодля их использования в системах сбора нефти и газа, с целью стабилизации нефти и эффективной утилизации легких углево­ дородов.

Ротационные компрессоры имеют и некоторые недостатки: требуют повышенной точности и более высокой культуры

производства и эксплуатации, чем поршневые.. Обеспечение больших к. п. д. возможно, когда они изготовлены с высоким классом точности в пределах узких допусков и посадок;

при степенях сжатия в одной ступени выше 3—4 происходят повышенные потери газа через зазоры и неплотности. Поэтому ротационные машины допускают степень сжатия в одной ступе­ ни не больше 5 и в двух — от 8 до 15. С более высокими сте­ пенями сжатия ротационные компрессоры не выполняются.

1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ РОТАЦИОННОГО КОМПРЕССОРА

Теоретический объем газа, поступающего в машину, опре­ деляется максимальным объемом камеры в положении А (см., рис. 19,6) с учетом числа камер, разделенных лопастями. Мак­ симальный объем (в м3/мин) газа, поступающего в камеру, можно описать уравнением

где D — внутренний диаметр корпуса компрессора в м; / — длина ротора в м; е ■— эксцентриситет в м; п — частота вра­ щения в об/мин.

С учетом объема, занимаемого пластинами, теоретический объем газа, поступающего в ротационный компрессор, выра­ жается формулой

где б — толщина пластинки в м; г — число пластин. Учитывая коэффициент подачи т]п, определяющий все потери,

где — — степень сжатия; 0,05; 0,1 — соответственно коэффи-

Ро

циент для больших и малых машин.

73.

На рис. 21 показана закономерность изменения коэффициен­ та подачи г|п в зависимости от увеличения давления нагнетании.

Большое число пластин дает следующие преимущества: снижаются объемные потери газа вследствие перетекания из

.камеры в камеру в связи с тем, что перепад давлений между камерами падает;

уменьшается момент, изгибающий пластинку; увеличивается описываемый объем и др.

Однако возрастание числа пластин приводит к следующим недостаткам:

увеличивается число деталей и усложняется их обработка; усиливаются утечки компримируемого газа через пазы в ро­

торе.

-ло пластин, обеспечивающее высокие технико-экономические показатели при эксплуатации.

Частоту вращения ротационной машины выбирают, исходя из максимально допустимой окружной скорости конца пластины:

Обычно для большинства конструкций ротационных машин -со стальными пластинами эта скорость находится в пределах

.12—15 м/с.

74

Большие скорости недопустимы вследствие быстрого износа пластин.

Машины большой производительности работают, как прави­ ло, с меньшей частотой вращения вала, чем машины малой производительности, так как скорость стах пропорциональна величине (R + e), т. е. радиусу цилиндра и эксцентриситету.

Зависимость частоты вращения я ротационных компрессо­ ров от производительности V (рис. 22) остается постоянной для наиболее распространенной окружной скорости 12 м/с конца

пластин при — =1,8.

D

Вследствие подвода тепла к компримируемому газу за счет трения пластин о корпус и перетекания газа из камеры в каме­ ру значение показателя политропического процесса сжатия больше показателя адиабаты, т. е. m>k. Поэтому в расчетах рекомендуется значение показателя т при сжатии воздуха ■брать равным 1,5—1,6. На рис. 23 приведена общая закономер-

Цм3/мин

Рис. 23. Закономерность изменения изотерми­ ческого к.п.д. в зависимости от производитель­ ности ротационного компрессора для различ­ ных значений степеней сжатия х.

тюсть изменения изотермического к. п. д. ti„3 для ротационного компрессора в зависимости от производительности V.

С целью повышения к. п. д. и уменьшения износа пластин ротационные компрессоры выпускаются с водяным охлаждени­ ем корпуса. В этом случае давление нагнетания в первой сту­ пени может достигать 5 кгс/см2. На рис. 24 представлена одно­ ступенчатая ротационная компрессорная машина с водяным охлаждением корпуса. В ротационных компрессорах для ослаб­ ления действия центробежной силы, выталкивающей из пазов, пластины делают тонкими, легкими и устанавливают ограничи­ тельные (рабочие) кольца, внутренний диаметр которых не­ сколько меньше диаметра корпуса. Эти кольца, увлекаемые силой трения о движущиеся пластины, свободно вращаются в корпусе и воспринимают на себя центробежную силу инерции.

75