Компресирането на газ е процес на потребление на външна енергия, за да се превърне газът в потенциална енергия под налягане. Компресорът е създателят на сгъстен газ. Следователно, основните характеристики на винтовия компресор са неразделни от тези четири аспекта: налягане, дебит, мощност и специфична мощност.
Основни характеристики на въздушния блок на винтовия въздушен компресор – налягане
Получаването на потенциална енергия на налягането на сгъстен въздух е най-основната характеристика на въздушните компресори, а винтовите въздушни компресори не са изключение. Основният двигател на винтовите въздушни компресори увеличава налягането на въздуха, като консумира външна енергия. Колкото по-високо е налягането, толкова повече енергия се консумира и толкова по-високи са изискванията към основния двигател. Обикновено разделяме въздушните компресори на четири категории според изходното налягане:
Ниско налягане: 0,2~1,0 MPa
Средно налягане: 1.0~10MPa
Високо налягане: 10~100MPa
Ултрависоко налягане: над 100 MPa
Винтовите въздушни компресори обикновено имат изходно налягане от 0,2~4,0 MPa, което означава, че тяхната производителност, приложимост и икономичност са по-добри в този диапазон. Това се определя от структурата и режима на работа на въздушния блок на компресора и е и сегментът на налягането с най-голямо пазарно търсене.
Налягането на сгъстения въздух, осигурено от въздушния компресор, се измерва главно чрез съотношението на налягането, което е съотношението на изходното налягане Pd към налягането на засмукване Ps. Колкото по-високо е съотношението, толкова по-високо е изходното налягане.
ε=Pd/Ps Формула (6)
За главния двигател на винтовия въздушен компресор има вътрешно съотношение на налягането и външно съотношение на налягането.
Коефициент на вътрешно налягане: съотношението на налягането в междузъбния обем на основния двигател към всмукателното налягане, което се определя от положението и формата на всмукателните и изпускателните отвори;
Коефициент на външно налягане: съотношението на налягането в изпускателната тръба към всмукателното налягане. Всмукателното и изпускателното налягане, необходими за работните условия или технологичния поток.
Когато съотношението на вътрешното налягане ≠ съотношението на външното налягане, главният двигател ще консумира повече мощност; когато съотношението на вътрешното налягане = съотношението на външното налягане, главният двигател е в най-добро състояние.
За главния двигател на винтовия въздушен компресор, когато главният двигател, околната температура, налягането на засмукване, оборотите на главния двигател и други фактори са еднакви, колкото по-високо е изходното налягане, толкова по-висока е консумацията на енергия.
Основни характеристики на въздушния блок на винтовия въздушен компресор – дебит
Дебитът обикновено се състои от масов дебит и обемен дебит. В индустриалните спецификации и стандарти за въздушни компресорни системи обикновено се използва обемен дебит като метод за измерване на дебита, който в моята страна се нарича още обем на отработените газове или дебит на номиналната табелка: при необходимото налягане на отработените газове, обемът на газ, отделян от въздушния компресор за единица време, се преобразува във всмукателно състояние, т.е. обемната стойност на всмукателното налягане в първата всмукателна тръба и температурата и влажността на засмукване. Единицата е m3/min. Обемният дебит се разделя на действителен обемен дебит и стандартен обемен дебит.
Обикновено мострите, селекциите и табелите с данни на машините използват стандартен обемен дебит. Поради индустрията, региона и употребата, стандартният обемен дебит на пазара на сгъстен въздух има две определения според разликата в стандартното състояние (температура, налягане и компоненти):
Стандартното състояние е налягане P = 101,325 kPa; стандартна температура T = 0 ℃; относителна влажност 0%. Често се среща в промишлените газове, химическата промишленост или тръжните документи, наричано „стандартен квадрат“, обикновено с формулен символ „VN“ и мерна единица Nm3/min.
Стандартното състояние е налягане P = 101,325 kPa; стандартна температура T = 20 ℃; относителна влажност 0%. Обикновено се използва в стандартите на индустрията за сгъстен въздух и се нарича „стандартни работни условия“. Символът обикновено е „V“, а мерната единица е m3/min.
Обикновено стандартният обемен дебит, използван в нашата индустрия за въздушни компресори, е последният. Преобразуването на обемния дебит при двете състояния може да се изчисли по формулата:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Формула (7)
За главния двигател на винтовия въздушен компресор, при същите други условия, колкото по-голямо е разстоянието между центровете на ротора, толкова по-голям е обемният му дебит; колкото по-висока е скоростта на главния двигател, толкова по-голям е обемният му дебит.
V обемен дебит = qv обем на компресия на главния двигател × n скорост на главата Формула (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Формула (9)
Където Z1 - брой зъби на мъжкия ротор; n - скорост на мъжкия ротор; λ - съотношение на страните на ротора; D - външен диаметър на мъжкия ротор.
Следователно, от съображения за икономия, обикновено намаляваме видовете основни двигатели и можем да регулираме обема на отработените газове на въздушния компресор, като определим оборотите на основния двигател, за да отговорим на пазарното търсене.
Въпреки това, скоростта на главния двигател на винтовия компресор не може да бъде безкрайно висока, обикновено между 800 и 10 000 об/мин. Поради това, производителят на главни винтови двигатели разработва главни двигатели с различни диапазони на обемния дебит, за да отговори на изискванията за дебит на винтовия компресор.
Специфична мощност и изчисление на въздушния край на винтовия компресор
Мощността на вала, консумирана от обемния поток за единица време, когато винтовата част на въздушния компресор работи. Единицата за специфична мощност е: kW/(m3/min).
Формулата за изчисление е следната:
SER въздушен блок = Pd въздушен блок/qv Формула (10)
Pd въздушен край – мощност на вала на въздушния край;
qv – обемен поток на въздушния агрегат за единица време
Неговата специфична мощност е:
SER въздушен край = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Колкото по-малка е специфичната мощност на винтовата въздушна помпа, толкова по-ниска е консумацията на енергия и толкова по-добра е производителността на въздушната помпа. При условия на постоянен поток, колкото по-високо е изходното налягане, толкова по-голяма е мощността на вала на въздушната помпа, следователно толкова по-голяма е специфичната ѝ мощност.
Всеки винтов компресор има оптимална стойност на специфичната мощност, която е свързана със скоростта на главния двигател. Когато скоростта на главния двигател е твърде ниска, течът се увеличава, обемът на газа намалява и стойността на специфичната мощност се повишава; когато скоростта на главния двигател е твърде висока, триенето се увеличава, мощността на вала се увеличава и стойността на специфичната мощност се повишава. Но трябва да има оптимална скорост, която прави стойността на специфичната мощност най-ниска. Ето защо не е непременно правилно да се каже, че колкото по-голям е главният двигател, толкова по-енергоспестяващ е той.
Когато проектираме винтови компресори и компресори с променлива честота, трябва да гарантираме качество, като същевременно вземаме предвид икономичността, стандартизацията и модулността на главния двигател. Следователно, ще използваме кривата на специфичната мощност на главния двигател, за да проектираме и разработваме винтови компресори с различно налягане и дебити.
Време на публикуване: 17 юли 2024 г.
