Gāzes saspiešana ir process, kurā tiek patērēta ārēja enerģija, lai gāze palielinātu spiediena potenciālo enerģiju, un kompresors ir saspiestas gāzes radītājs. Tāpēc skrūves gaisa kompresora gaisa gala pamatdarbība ir neatdalāma no šiem četriem aspektiem: spiediena, plūsmas, jaudas un īpatnējās jaudas.
Skrūves gaisa kompresora gaisa gala pamatdarbība – spiediens
Saspiestā gaisa spiediena potenciālās enerģijas iegūšana ir gaisa kompresora pamatfunkcija, un skrūves gaisa kompresors nav izņēmums. Skrūves gaisa kompresora gaisa bloks palielina gaisa spiedienu, patērējot ārēju enerģiju. Jo augstāks spiediens, jo vairāk enerģijas tiek patērēts un jo augstākas ir prasības gaisa blokam. Parasti gaisa kompresorus iedala četrās kategorijās atkarībā no izejas spiediena:
Zems spiediens: 0,2–1,0 MPa Vidējs spiediens: 1,0–10 MPa Augsts spiediens: 10–100 MPa Īpaši augsts spiediens: virs 100 MPa
Skrūves tipa gaisa kompresoram parasti ir izejas spiediens 0,2–4,0 MPa, kas nozīmē, ka tā veiktspēja, realizējamība un ekonomiskums šajā diapazonā ir labāki. To nosaka kompresora gaisa gala struktūra un darba režīms, un tas ir arī spiediena segments ar vislielāko tirgus pieprasījumu.
Gaisa kompresora nodrošināto saspiestā gaisa spiedienu galvenokārt mēra ar spiediena attiecību, kas ir izejas spiediena Pd attiecība pret iesūkšanas spiedienu Ps. Jo lielāka šī attiecība, jo lielāks izejas spiediens. ε=Pd/Ps Formula (6)
Skrūves gaisa kompresora galvenajam dzinējam ir iekšējā spiediena attiecība un ārējā spiediena attiecība.
Iekšējā spiediena attiecība: galvenā dzinēja starpzobu tilpuma spiediena attiecība pret iesūkšanas spiedienu, ko nosaka iesūkšanas un izplūdes atveru novietojums un forma;
Ārējā spiediena attiecība: spiediena izplūdes caurulē attiecība pret iesūkšanas spiedienu. Iesūkšanas un izplūdes spiediens, kas nepieciešams darba apstākļiem vai procesa plūsmai.
Kad iekšējā spiediena attiecība ≠ ārējā spiediena attiecība, galvenais dzinējs patērēs vairāk jaudas; kad iekšējā spiediena attiecība = ārējā spiediena attiecība, galvenais dzinējs ir vislabākajā stāvoklī.
Skrūves gaisa kompresora galvenajam dzinējam, ja galvenais dzinējs, apkārtējās vides temperatūra, iesūkšanas spiediens, galvenā dzinēja apgriezieni un citi faktori ir vienādi, jo augstāks ir izejas spiediens, jo lielāks ir enerģijas patēriņš.
Skrūves gaisa kompresora gaisa gala pamatdarbība – plūsma
Plūsma parasti sastāv no masas plūsmas un tilpuma plūsmas. Gaisa kompresijas sistēmu nozares specifikācijās un standartos mēs parasti izmantojam tilpuma plūsmu kā plūsmas mērīšanas metodi, ko mūsu valstī sauc arī par izplūdes gāzu tilpumu vai nominālo plūsmu: saskaņā ar nepieciešamo izplūdes gāzu spiedienu gaisa kompresora izvadītās gāzes tilpums laika vienībā tiek pārvērsts ieplūdes stāvoklī, tas ir, iesūkšanas spiediena tilpuma vērtībā pirmās pakāpes ieplūdes caurulē un iesūkšanas temperatūrā un mitrumā. Vienība ir m3/min. Tilpuma plūsma tiek sadalīta faktiskajā tilpuma plūsmā un standarta tilpuma plūsmā.
Parasti paraugos, atlasē un iekārtu datu plāksnēs tiek izmantota standarta tilpuma plūsma. Atkarībā no nozares, reģiona un lietojuma, standarta tilpuma plūsmai saspiestā gaisa tirgus pieprasījumā ir divas definīcijas atkarībā no standarta stāvokļa (temperatūras, spiediena un komponentu) atšķirībām:
Standarta stāvoklis ir spiediens P = 101,325 KPa; standarta temperatūra T = 0 °C; relatīvais mitrums ir 0 %. To bieži izmanto rūpnieciskās gāzes, ķīmiskās rūpniecības vai iepirkuma dokumentos, un to sauc par “standarta kvadrātu”, parasti ar simbolu “VN” un mērvienību Nm3/min.
Standarta stāvoklis ir spiediens P = 101,325 KPa; standarta temperatūra T = 20 °C; relatīvais mitrums ir 0 %. To parasti izmanto saspiestā gaisa nozares standartos un sauc par “standarta darba apstākļiem”. Simbols parasti ir “V”, un mērvienība ir m3/min.
Parasti mūsu gaisa kompresoru nozarē izmantotais standarta tilpuma plūsmas ātrums ir pēdējais. Tilpuma plūsmas ātruma konversiju abos stāvokļos var aprēķināt pēc formulas:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Formula (7)
Skrūves gaisa kompresora galvenajam dzinējam, tādos pašos citos apstākļos, jo lielāks ir rotora centra attālums, jo lielāks ir tā tilpuma plūsmas ātrums; jo lielāks ir galvenā dzinēja apgriezienu skaits, jo lielāks ir tā tilpuma plūsmas ātrums.
V Tilpuma plūsmas ātrums = qv galvenā dzinēja saspiešanas tilpums × n Galvas ātrums Formula (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Formula (9)
Kur Z1 — vīrišķā rotora zobu skaits; n — vīrišķā rotora ātrums; λ — rotora malu attiecība; D — vīrišķā rotora ārējais diametrs.
Tāpēc ekonomijas labad mēs parasti samazinām galveno dzinēju veidus un varam pielāgot gaisa kompresora izplūdes gāzu daudzumu, nosakot galvenā dzinēja apgriezienus, lai tie atbilstu tirgus pieprasījumam.
Tomēr skrūves kompresora galvenā dzinēja ātrums nevar būt bezgalīgi augsts, parasti no 800 līdz 10 000 apgr./min. Tāpēc skrūves kompresora galvenā dzinēja ražotājs izstrādā galvenos dzinējus ar dažādiem tilpuma plūsmas diapazoniem, lai apmierinātu skrūves kompresora plūsmas prasības.
Atkarībā no saspiestā gaisa plūsmas apjoma, gaisa kompresorus parasti var iedalīt:
Mikro kompresors<1m3>10～<100 m3min; large compressor ≥100 min
Galvenais skrūves gaisa kompresors ir piemērots vienai mašīnai ar 1～100 m3/min, kas ir visuzticamākais un ekonomiskākais, kā arī galvenais modelis gaisa kompresoru tirgū.
Jo augstāks spiediens, jo lielāks galvenā dzinēja enerģijas patēriņš; jo lielāka tilpuma plūsma, jo lielāks galvenā dzinēja enerģijas patēriņš.
Jo mazāka ir skrūves gaisa kompresora galvenā dzinēja īpatnējā jauda, jo mazāks ir tā enerģijas patēriņš un jo labāka ir galvenā dzinēja veiktspēja. Pastāvīgas plūsmas apstākļos, jo lielāks ir izejas spiediens, jo lielāka ir galvenā dzinēja vārpstas jauda, līdz ar to jo lielāka ir tā īpatnējā jauda.
Katram skrūves gaisa kompresora galvenajam dzinējam ir optimāla īpatnējā jaudas vērtība, kas ir saistīta ar galvenā dzinēja ātrumu. Kad galvenā dzinēja ātrums ir pārāk mazs, noplūde palielinās, gāzes tilpums samazinās un īpatnējā jaudas vērtība palielinās; kad galvenā dzinēja ātrums ir pārāk liels, berze palielinās, vārpstas jauda palielinās un īpatnējā jaudas vērtība palielinās. Taču ir jābūt optimālam ātrumam, kas samazina īpatnējās jaudas vērtību. Tāpēc nav obligāti pareizi apgalvot, ka jo lielāks ir galvenais dzinējs, jo tas taupa enerģiju.
Projektējot skrūvkompresorus un mainīgas frekvences gaisa kompresorus, vienlaikus nodrošinot kvalitāti, mums jāņem vērā arī galvenā dzinēja ekonomiskums, standartizācija un modularitāte. Tāpēc mēs izmantosim galvenā dzinēja īpatnējo jaudas vērtības līkni, lai projektētu un izstrādātu dažāda spiediena un plūsmas skrūvkompresorus.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 11. septembris
