Η συμπίεση αερίου είναι μια διαδικασία κατανάλωσης εξωτερικής ενέργειας για να αποκτήσει το αέριο δυναμική ενέργεια πίεσης. Ο συμπιεστής είναι ο δημιουργός του συμπιεσμένου αερίου. Επομένως, η βασική απόδοση του άκρου αέρα του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με αυτές τις τέσσερις πτυχές: πίεση, ροή, ισχύ και ειδική ισχύ.
Βασική απόδοση του άκρου αέρα του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή – πίεση
Η λήψη της δυναμικής ενέργειας πίεσης του πεπιεσμένου αέρα είναι η πιο βασική απόδοση των αεροσυμπιεστών και οι κοχλιωτοί αεροσυμπιεστές δεν αποτελούν εξαίρεση. Ο κύριος κινητήρας των κοχλιωτών αεροσυμπιεστών αυξάνει την πίεση του αέρα καταναλώνοντας εξωτερική ενέργεια. Όσο υψηλότερη είναι η πίεση, τόσο περισσότερη ενέργεια καταναλώνεται και τόσο υψηλότερες είναι οι απαιτήσεις για τον κύριο κινητήρα. Συνήθως χωρίζουμε τους αεροσυμπιεστές σε τέσσερις κατηγορίες ανάλογα με την πίεση εξόδου:
Χαμηλή πίεση: 0,2~1,0MPa
Μέση πίεση: 1,0~10MPa
Υψηλή πίεση: 10~100MPa
Υπερβολικά υψηλή πίεση: πάνω από 100MPa
Οι κοχλιωτοί αεροσυμπιεστές έχουν συνήθως πίεση εξόδου 0,2~4,0MPa, πράγμα που σημαίνει ότι η απόδοση, η σκοπιμότητα και η οικονομία τους είναι καλύτερες σε αυτό το εύρος. Αυτό καθορίζεται από τη δομή και τον τρόπο λειτουργίας του άκρου αέρα του συμπιεστή και είναι επίσης το τμήμα πίεσης με τη μεγαλύτερη ζήτηση στην αγορά.
Η πίεση πεπιεσμένου αέρα που παρέχεται από τον αεροσυμπιεστή μετριέται κυρίως από τον λόγο πίεσης, ο οποίος είναι ο λόγος της πίεσης εξόδου Pd προς την πίεση αναρρόφησης Ps. Όσο υψηλότερη είναι η αναλογία, τόσο υψηλότερη είναι η πίεση εξόδου.
ε=Pd/Ps Τύπος (6)
Για τον κύριο κινητήρα του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή, υπάρχει λόγος εσωτερικής πίεσης και λόγος εξωτερικής πίεσης.
Λόγος εσωτερικής πίεσης: ο λόγος της πίεσης στον όγκο μεταξύ των δοντιών της κύριας μηχανής προς την πίεση αναρρόφησης, ο οποίος καθορίζεται από τη θέση και το σχήμα των θυρών αναρρόφησης και εξαγωγής·
Λόγος εξωτερικής πίεσης: ο λόγος της πίεσης στον σωλήνα εξάτμισης προς την πίεση αναρρόφησης. Οι πιέσεις αναρρόφησης και εξάτμισης που απαιτούνται για τις συνθήκες λειτουργίας ή τη ροή της διεργασίας.
Όταν ο λόγος εσωτερικής πίεσης ≠ ο λόγος εξωτερικής πίεσης, ο κύριος κινητήρας θα καταναλώνει περισσότερη ισχύ· όταν ο λόγος εσωτερικής πίεσης = ο λόγος εξωτερικής πίεσης, ο κύριος κινητήρας βρίσκεται στην καλύτερη κατάσταση.
Για τον κύριο κινητήρα του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή, όταν ο κύριος κινητήρας, η θερμοκρασία περιβάλλοντος, η πίεση αναρρόφησης, η ταχύτητα του κύριου κινητήρα και άλλοι παράγοντες είναι οι ίδιοι, όσο υψηλότερη είναι η πίεση εξόδου, τόσο υψηλότερη είναι η κατανάλωση ενέργειας.
Βασική απόδοση του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή - ροή αέρα
Η ροή συνήθως αποτελείται από τη ροή μάζας και τη ροή όγκου. Στις βιομηχανικές προδιαγραφές και τα πρότυπα των συστημάτων αεροσυμπιεστών, συνήθως χρησιμοποιούμε τη ροή όγκου ως μέθοδο μέτρησης ροής, η οποία ονομάζεται επίσης ροή όγκου καυσαερίων ή ροή πινακίδας ονομασίας στη χώρα μου: υπό την απαιτούμενη πίεση καυσαερίων, ο όγκος του αερίου που εκκενώνεται από τον αεροσυμπιεστή ανά μονάδα χρόνου μετατρέπεται στην κατάσταση εισαγωγής, δηλαδή στην τιμή όγκου της πίεσης αναρρόφησης στον σωλήνα εισαγωγής πρώτου σταδίου και στη θερμοκρασία και υγρασία αναρρόφησης. Η μονάδα είναι m3/min. Η ροή όγκου διαιρείται σε πραγματική ροή όγκου και τυπική ροή όγκου.
Συνήθως, τα δείγματα, οι επιλογές και οι πινακίδες τύπου μηχανήματος χρησιμοποιούν τυπική ροή όγκου. Λόγω του κλάδου, της περιοχής και της χρήσης, η τυπική ροή όγκου στη ζήτηση της αγοράς πεπιεσμένου αέρα έχει δύο ορισμούς ανάλογα με τη διαφορά στην τυπική κατάσταση (θερμοκρασία, πίεση και εξαρτήματα):
Η τυπική κατάσταση είναι πίεση P=101,325KPa, η τυπική θερμοκρασία T=0℃ και η σχετική υγρασία είναι 0%. Συχνά συναντάται σε βιομηχανικά αέρια, χημική βιομηχανία ή σε έγγραφα υποβολής προσφορών, και αναφέρεται ως «τυπικό τετράγωνο», συνήθως με το σύμβολο τύπου «VN» και τη μονάδα Nm3/min.
Η τυπική κατάσταση είναι πίεση P = 101,325KPa, τυπική θερμοκρασία T = 20℃, σχετική υγρασία 0%. Χρησιμοποιείται συνήθως στα πρότυπα της βιομηχανίας πεπιεσμένου αέρα και ονομάζεται «τυπικές συνθήκες εργασίας». Το σύμβολο είναι συνήθως «V» και η μονάδα είναι m3/min.
Συνήθως, ο τυπικός ρυθμός ροής όγκου που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία αεροσυμπιεστών μας είναι ο δεύτερος. Η μετατροπή του ρυθμού ροής όγκου υπό τις δύο καταστάσεις μπορεί να υπολογιστεί από τον τύπο:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Τύπος (7)
Για τον κύριο κινητήρα του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή, υπό τις ίδιες άλλες συνθήκες, όσο μεγαλύτερη είναι η κεντρική απόσταση του ρότορα, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός ροής όγκου του. όσο υψηλότερη είναι η ταχύτητα του κύριου κινητήρα, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός ροής όγκου του.
Ρυθμός ροής όγκου V = qv όγκος συμπίεσης κύριου κινητήρα × n ταχύτητα κεφαλής Τύπος (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Τύπος (9)
Όπου Z1——αριθμός δοντιών του αρσενικού ρότορα· n——ταχύτητα του αρσενικού ρότορα· λ——λόγος διαστάσεων ρότορα· D——εξωτερική διάμετρος του αρσενικού ρότορα.
Επομένως, για λόγους οικονομίας, συνήθως μειώνουμε τους τύπους των κύριων κινητήρων και μπορούμε να προσαρμόσουμε τον όγκο εξάτμισης του αεροσυμπιεστή καθορίζοντας την ταχύτητα του κύριου κινητήρα για να καλύψουμε τη ζήτηση της αγοράς.
Ωστόσο, η ταχύτητα του κύριου κινητήρα του κοχλιωτού συμπιεστή δεν μπορεί να είναι απείρως υψηλή, συνήθως μεταξύ 800 και 10.000 σ.α.λ. Επομένως, ο κατασκευαστής κοχλιωτών κύριων κινητήρων αναπτύσσει κύριους κινητήρες με διαφορετικά εύρη ροής όγκου για να καλύψει τις απαιτήσεις ροής του κοχλιωτού συμπιεστή.
Ισχύς και υπολογισμός του ειδικού άκρου αέρα του συμπιεστή κοχλία αέρα
Η ισχύς του άξονα που καταναλώνεται από την ογκομετρική ροή ανά μονάδα χρόνου όταν λειτουργεί το άκρο αέρα του συμπιεστή αέρα. Η μονάδα ειδικής ισχύος είναι: kW/(m3/min).
Ο τύπος υπολογισμού έχει ως εξής:
Άκρο αέρα SER = Άκρο αέρα Pd/qv Τύπος (10)
Άκρο αέρα Pd – ισχύς άξονα άκρου αέρα;
qv – ροή όγκου στο άκρο του αέρα ανά μονάδα χρόνου
Η συγκεκριμένη τιμή ισχύος του είναι:
SER άκρο αέρα = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Όσο μικρότερη είναι η τιμή ειδικής ισχύος του άκρου αέρα του κοχλιωτού αεροσυμπιεστή, τόσο χαμηλότερη είναι η κατανάλωση ενέργειας και τόσο καλύτερη είναι η απόδοση του άκρου αέρα. Υπό συνθήκες σταθερής ροής, όσο υψηλότερη είναι η πίεση εξόδου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του άξονα του άκρου αέρα, επομένως τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή ειδικής ισχύος του.
Κάθε κοχλιωτός συμπιεστής έχει μια βέλτιστη τιμή ειδικής ισχύος, η οποία σχετίζεται με την ταχύτητα του κύριου κινητήρα. Όταν οι στροφές του κύριου κινητήρα είναι πολύ χαμηλές, η διαρροή αυξάνεται, ο όγκος αερίου μειώνεται και η τιμή ειδικής ισχύος γίνεται υψηλότερη. Όταν οι στροφές του κύριου κινητήρα είναι πολύ υψηλές, η τριβή αυξάνεται, η ισχύς του άξονα αυξάνεται και η τιμή ειδικής ισχύος γίνεται υψηλότερη. Αλλά πρέπει να υπάρχει μια βέλτιστη ταχύτητα που να καθιστά την τιμή ειδικής ισχύος τη χαμηλότερη. Γι' αυτό δεν είναι απαραίτητα σωστό να λέμε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η κύρια μηχανή, τόσο μεγαλύτερη είναι η εξοικονόμηση ενέργειας.
Όταν σχεδιάζουμε κοχλιοφόρους συμπιεστές και συμπιεστές μεταβλητής συχνότητας, πρέπει να διασφαλίζουμε την ποιότητα, λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη την οικονομία, την τυποποίηση και την αρθρωτή δομή του κύριου κινητήρα. Επομένως, θα χρησιμοποιήσουμε την καμπύλη τιμής ισχύος ειδικά για τον κύριο κινητήρα για να σχεδιάσουμε και να αναπτύξουμε κοχλιοφόρους συμπιεστές με διαφορετικές πιέσεις και ροές.
Ώρα δημοσίευσης: 17 Ιουλίου 2024
