КОМПРЕССОР

КОМПРЕССОР устройство для сжатия и подачи воздуха или др. газа под давлением. Степень повышения давления в К. более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2-3 раза применяют воздуходувки, а при небольших напорах - вентиляторы. Компрессоры впервые стали применяться в середине 19 в., в России строятся с нач. 20 в.

Основы теории центробежных машин были заложены Л. Эйлером, теория осевых компрессоров и вентиляторов создавалась благодаря трудам Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина и др. учёных.

По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры поршневые, ротационные, центробежные, осевые и струйные. Компрессоры также подразделяют по роду сжимаемого газа (воздушные, кислородные и др.), по создаваемому давлению (низкого давления - от 0,3 до 1 Мн/м², среднего - до 10 Мн/м² и высокого - выше 10 Мн/м²), по производительности, т. е. объёму всасываемого Увс (или сжатого) газа в единицу времени (обычно в м³ в 1 минуту) и др. признакам. Компрессоры также характеризуются частотой оборотов n и потребляемой мощностью N.

С несколькими видами компрессоров, применяемых на цементовозах и муковозах можно ознакомиться здесь...

Поршневой компрессор в основном состоит из
рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны,
расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратнопоступательного
движения в большинстве поршневых К. имеется кривошипно-шатунный механизм
с коленчатым валом. Поршневые К. бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным,
горизонтальным, V- или W-образным и др. расположением цилиндров, одинарного
и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а
также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия. Действие одноступенчатого
воздушного поршневого К. заключается в следующем. При вращении
коленчатого вала / соединённый с ним шатун сообщает поршню возвратные
движения. При этом в рабочем цилиндре из-за увеличения объёма,
заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра, возникает
разрежение и атм. воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины,
удерживающей всасывающий клапан, открывает его и через воздухозаборник
(с фильтром) поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня
воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления
в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление
пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает
последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в К. его
темп-pa значительно повышается. Для предотвращения самовозгорания смазки
К. оборудуются водяным (труба для подвода воды) или воздушным
охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермич.
(с постоянной темп-рой), к-рый является теоретически наивыгоднейшим
(см. Термодинамика). Одноступенчатый К., исходя из условий безопасности
и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения
давления при сжатии до р = 7-8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые
К., в к-рых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать
газ очень высоких давлений -выше 10 Мн/м². В поршневых
К. обычно предусматривается автоматич. регулирование производительности
в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления
в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования.
Простейший из них - регулирование изменением частоты вращения вала.

Ротационные К. имеют один или неск.
роторов, к-рые бывают различных конструкций. Значительное распространение
получили ротац. пластинчатые К., имеющие ротор с
пазами, в к-рые свободно входят пластины. Ротор расположен в цилиндре
корпуса эксцентрично. При его вращении по часовой стрелке пространства,
ограниченные пластинами, а также поверхностями ротора и цилиндра корпуса,
в левой части К. будут возрастать, что обеспечит всасывание газа через
отверстие. В правой части К. объёмы этих пространств уменьшаются,
находящийся в них газ сжимается и затем подаётся из К. в холодильник
или непосредственно в нагнетательный трубопровод. Корпус ротац. К. охлаждается
водой, для подвода и отвода к-рой предусмотрены трубы. Степень
повышения давления в одной ступени пластинчатого ротац. К. обычно бывает
от 3 до 6. Двухступенчатые пластинчатые ротац. К. с промежуточным охлаждением
газа обеспечивают давление до 1,5 Мн/м².

Принципы действия ротац. и поршневого
К. в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы
происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное
время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротац.
К. всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных
местах, разделённых пластинами ротора. Известны др. конструкции ротац.
К., в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления
воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют
роторные водокольцевые вакуум-насосы. Регулирование производительности
ротац. К. осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

Центробежный К. в основном состоит
из корпуса и ротора, имеющего вал с симметрично
расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый К. разделён
на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из к-рых
газ поступает в каналы. Во время работы центробежного
К. частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается
вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы.
Под действием этих сил газ перемещается от оси К. к периферии рабочего
колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается
в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, т. е. преобразования
кинетич. энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему
каналу поступает в другую ступень К. и т. д.

Получение больших степеней повышения
давления газа в одной ступени (более 25-30, а у пром. К.-8-12) ограничено
гл. обр. пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости
до 280-500 м/сек. Важной особенностью центробежных К. (а также осевых)
является
зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также кпд от
его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки К. отражается
на графиках, наз. рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных
К. осуществляется различными способами, в т. ч. изменением частоты вращения
ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и др.

Осевой К. имеет ротор,
состоящий обычно из неск. рядов рабочих лопаток. На внутр. стенке корпуса располагаются ряды направляющих лопаток. Всасывание газа
происходит через канал, а нагнетание через канал. Одну
ступень осевого К. составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При
работе осевого К. вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся
между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а
также перемещаться параллельно оси К. (откуда его название)
и вращаться.

Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает гл. обр. изменение
направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия
следующей ступени. В нек-рых конструкциях осевых К. между направляющими
лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения
скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого К.
обычно равна 1,2-1,3, т. е. значительно ниже, чем у центробежных К., но
кпд у них достигнут самый высокий из всех разновидностей К.

Зависимость давления, потребляемой
мощности и кпд от производительности для неск. постоянных частот вращения
ротора при одинаковой темп-ре всасываемого газа представляют в виде рабочих
характеристик. Регулирование осевых К. осуществляется так же, как и центробежных.
Осевые К. применяют в составе газотурбинных установок (см. Газотурбинный
двигатель).

Технич. совершенство осевых, а также
ротационных, центробежных и поршневых К. оценивают по их механич. кпд и
нек-рым относит, параметрам, показывающим, в какой мере действительный
процесс сжатия газа приближается к теоретически наивыгоднейшему в данных
условиях.

Струйные К. по устройству и принципу
действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты
для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные К.
обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве
рабочей среды часто используют водяной пар.

Лит.: Шерстюк А. Н., Компрессоры, М. -Л., 1959;
Рис В. Ф., Центробежные компрессорные машины, 2 изд., М. -Л., 1964;
Френкель М. И., Поршневые компрессоры, 3 изд., Л., 1969;
Центробежные компрессорные машины, М., 1969.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я