Центробежные компрессионные машины

Принцип работы центробежных компрессоров

Устройство и принцип работы центробежных компрессоров основаны на динамическом сжатии газообразной среды. Основным элементом данного оборудования является ротор, оснащенный валом с рабочими колесами, расположение которых симметрично. В процессе работы оборудования, на частицы газа действует сила инерции, которая возникает благодаря наличию вращательного движения, совершаемого лопатками колеса. При этом происходит перемещение газа от центра компрессора к краю рабочего колеса и в результате газ сжимается и приобретает скорость. Далее скорость газа снижается и последующее сжатие происходит в круговом диффузоре — кинетическая энергия переходит в потенциальную. На следующем этапе газ поступает в обратный направляющий канал и переходит в следующую ступень установки.

Важным отличием центробежных установок от оборудования другого типа является отсутствие контакта между маслом и газом. В случае с агрегатами данного типа требования к смазке рабочих элементов оборудования значительно ниже, нежели в установках объемного действия. При этом смазка полностью защищает от ржавчины элементы оборудования, а масло, имеющее слабое окисление, смазывает зубчатые колеса, уплотнения и подшипники максимально эффективно.

Так, работа компрессора центробежного имеет достаточно простой принцип действия и основывается на вращательном движении лопастей рабочего колеса, который является одним из главных рабочих элементов установок центробежной группы. При этом, данному оборудованию характерно быстрое повышение уровня давления и достижение его максимальной величины за короткий период работы агрегата.

Принцип действия центробежного компрессора в общем сопоставим с принципом действия осевого компрессора, но с одним существенным различием: в центробежном компрессоре поток воздуха входит в рабочее колесо вдоль оси двигателя, а в рабочем колесе происходит поворот потока в радиальном направлении. Таким образом, в рабочем колесе за счёт центробежной силы создаётся дополнительный рост полного давления. То есть частицы рабочего тела получают дополнительную кинетическую энергию.

Рабочее колесо центробежного компрессора представляет собой диск или же сложное тело вращения, на котором установлены лопатки, расходящиеся от центра к краям диска.

Межлопаточный канал в центробежном рабочем колесе, так же, как и в осевом — диффузорный. По типу используемых лопаток рабочие колеса квалифицируются на радиальные (профиль лопатки ровный) и реактивные (профиль лопатки изогнутый).

Реактивные рабочие колеса обладают более высокими КПД и степенью сжатия, но сложнее в изготовлении, и, как следствие — дороже. Поток газа попадает в рабочее колесо центробежного компрессора, где частицам газа передаётся кинетическая энергия вращающегося колеса, диффузорный межлопаточный канал производит торможение движения частиц газа относительно вращающегося колеса, центробежная сила придаёт дополнительную кинетическую энергию частицам рабочего тела и направляет их в радиальном направлении. После выхода из рабочего колеса частицы рабочего тела попадают в диффузор, где происходит их последующее торможение, с преобразованием их кинетической энергии во внутреннюю.

Для центробежных компрессоров справедливо следующее уравнение.

W_s = u₂C₀₁ — u₁C₀₂

где.

• · W_s — входная мощность на валу,
• · u — скорость конца лопастей,
• · C_и — касательные составляющие скоростей жидкости, отрывающейся от лопастей, в положениях 1 и 2, входная и выходная, соответственно.

Одна из главных особенностей установок данного типа заключается в зависимости потребляемой оборудованием мощности, давления сжимаемого газа и его коэффициента полезного действия от уровня производительности компрессора. Характер и степень данной зависимости указывается в рабочих характеристиках установок, при этом индивидуально для каждой модели оборудования.

Конструкция, а также принцип работы центробежных компрессоров являются достаточно простыми в сравнении с установками других типов. Данная особенность позволяет получить сразу несколько преимуществ — возможность длительного срока использования оборудования при его интенсивной эксплуатации и высоком уровне эффективности работы. При этом, данное оборудование на протяжении всего периода использования требует минимального технического обслуживания, а в случае необходимости, легко поддается ремонту при поломках различных типов.

Центробежные холодильные компрессоры в большинстве случаев по условиям производства и эксплуатации невозможно отделить от холодильных машин, в составе которых они работают. Вследствие этого в данной главе наряду с вопросами, относящимися собственно к компрессорам, рассмотрены вопросы, связанные с машинами.

Холодильные машины с центробежными компрессорами разделяют на две группы: комплексные для охлаждения воды или рассола, наиболее распространенные в установках комфортного и промышленного кондиционирования воздуха; компрессорные агрегаты, применяемые в установках промышленных производств.

Для холодильных машин первой группы характерно использование в качестве фреонов, второй группы — аммиака, пропана и других углеводородов. Холодильные машины первой группы включают в себя компрессор, привод, конденсатор, испаритель, систему смазки, систему автоматики, вспомогательную аппаратуру (обычно в едином агрегате), второй группы — компрессор, привод, систему смазки, систему автоматики, комплект вспомогательной аппаратуры, трубопроводов и арматуры.

Холодильные машины с центробежными компрессорами применяют в широком диапазоне температур охлаждения (от условий кондиционирования воздуха до — 120°С) в химической и нефтеперерабатывающей промышленности при производстве синтетического каучука и спирта, для сжижения газов, кристаллизации солей и т. д.; в установках кондиционирования воздуха в цехах промышленных предприятий, глубоких угольных шахтах, больших административных, общественных и торговых зданиях; в холодильных установках пищевой промышленности; в судовых холодильных установках; в качестве тепловых насосов для теплоснабжения производственных, общественных и жилых зданий, в экспериментальных установках различного назначения.

Агрегаты и установки с центробежными компрессорами применяют главным образом для больших холодопроизводительностей. По сравнению с наиболее распространенными поршневыми центробежные компрессоры имеют следующие преимущества: меньшие масса и габаритные размеры при одинаковой холодо-производительности; простота устройства, надежность; отсутствие неуравновешенных инерционных сил и связанная с этим возможность использования легких фундаментов; низкое содержание смазочного масла в холодильном агенте; возможность осуществления циклов с многоступенчатым сжатием паров и дросселированием жидкости и циклов с несколькими температурами кипения; возможность непосредственного соединения с быстроходным двигателем (паровой или газовой турбиной, высокочастотным электродвигателем); сравнительная простота регулирования холодопроизводительности в широких пределах.

Существенным недостатком турбокомпрессоров является их меньший КПД и невозможность получения высоких давлений при относительно малых подачах. центробежный компрессор оборудование турбокомпрессор Основные недостатки центробежных компрессоров проявляются при небольших холодопроизводительностях. КПД малых центробежных холодильных компрессоров существенно ниже, чем поршневых или винтовых, что связано с малыми геометрическими размерами их проточной части.

Используемая Литература

• 1) Эккерт Б. Осевые и центробежные компрессоры. Применение, теория, расчет.
• 2) В. Ф. Рис Центробежные компрессорные машины.
• 3) https://ru.wikipedia.org/wiki/Лопастной_компрессор.
• 4) Воронецкий А. В. Современные компрессорные станции (Концепции, проекты, оборудование).
• 5) http://www.pnevmoteh.ru/Centrobezhnyj-kompressor-ustrojstvo-princip-raboty.