Tipuri de compresoare Compresoare de aer Teorie de bază Pagină enciclopedică dedicată aerului comprimat Deplasare aer comprimat
Înainte de a putea învăța despre diferitele compresoare și metode de compresie, trebuie mai întâi să vă prezentăm cele două principii de bază pentru compresia gazului. După aceea, vom compara cele două și vom analiza diferitele compresoare din aceste categorii.
Există două principii generale pentru compresia aerului (sau a gazului): Comprimarea volumetrică și comprimarea dinamică. Primul include , de exemplu, compresoare cu piston,compresoare orbitale (scroll)și diferite tipuri de compresoare rotative (șurub, dinși, centrifugale).
În cazul compresiei cu deplasare pozitivă, aerul este aspirat într-una sau mai multe camere de compresie, care sunt apoi închise de la intrare. Treptat, volumul fiecărei camere scade, iar aerul este comprimat intern. Când presiunea a atins raportul de presiune încorporat proiectat, se deschide un port sau o supapă. Aerul este apoi evacuat în sistemul de evacuare datorită reducerii continue a volumului camerei de compresie.
În compresia dinamică, aerul este tras între lamele pe un rotor de compresie cu rotație rapidă și accelerat la o viteză mare. Gazul este apoi descărcat printr-un difuzor, unde energia cinetică este transformată în presiune statică. Majoritatea compresoarelor dinamice sunt turbocompresoare cu un model de debit axial sau radial.
O pompă de bicicletă este cea mai simplă formă de compresie pozitivă a deplasării. Aerul este aspirat într-un cilindru și este comprimat de un piston în mișcare. Compresoarele cu piston au același principiu de funcționare. Acestea utilizează un piston a cărui mișcare înainte și înapoi este realizată de o tijă de legătură și un arbore cotit rotativ.
Dacă doar o parte a pistonului este utilizată pentru compresie, acesta se numește compresor cu acțiune simplă. Dacă sunt utilizate atât partea superioară, cât și partea inferioară a pistonului, compresorul are dublă acțiune. Raportul de presiune este relația dintre presiunea absolută pe partea de intrare și cea de ieșire.
În consecință, o mașină care aspiră aerul la presiunea atmosferică (1 bar(a)) și îl comprimă la suprapresiune de 7 bar, funcționează la un raport de presiune de (7 + 1)/1 = 8.
În cele două grafice de mai jos, veți găsi relația presiune-volum pentru un compresor teoretic și o diagramă realistă pentru un compresor cu piston ilustrată (respectiv).
Volumul cursei este volumul cilindrului pe care pistonul îl parcurge în timpul etapei de aspirație. Volumul spațiului liber este volumul de sub supapele de admisie și de evacuare și deasupra pistonului. Acesta trebuie să rămână la punctul de cotitură superior al pistonului din motive mecanice.
Diferențele dintre volumul cursei și volumul de aspirație se datorează expansiunii aerului rămas în volumul spațiului liber înainte de începerea aspirației. Designul practic al unui compresor, de exemplu un compresor cu piston, are ca rezultat o diferență între diagrama teoretică p/V și diagrama reală.
Supapele nu sunt niciodată complet etanșate și există întotdeauna un grad de scurgere între fusta pistonului și peretele cilindrului. În plus, supapele nu se pot deschide și închide complet fără o întârziere minimă. Acest lucru duce la o cădere de presiune atunci când gazul curge prin canale. Gazul este, de asemenea, încălzit atunci când curge în cilindru, ca o consecință a acestui design.
Într-un compresor dinamic, creșterea presiunii are loc în timp ce gazul curge. Gazul care curge accelerează la o viteză mare prin intermediul lamelor rotative de pe un rotor. Viteza gazului este transformată ulterior în presiune statică atunci când este forțat să decelereze sub expansiune într-un difuzor.
În funcție de direcția principală a fluxului de gaz utilizat, aceste compresoare se numesc compresoare radiale sau axiale. În comparație cu compresoarele cu cilindree, o mică modificare a presiunii de lucru a compresoarelor dinamice are ca rezultat o modificare mare a debitului.
Fiecare turație a rotorului are o limită superioară și inferioară a debitului. Limita superioară înseamnă că viteza de curgere a gazului atinge viteza sonică. Limita inferioară înseamnă că contrapresiunea devine mai mare decât acumularea de presiune a compresorului, ceea ce înseamnă fluxul de retur în interiorul compresorului. Acest lucru, la rândul său, are ca rezultat pulsații, zgomot și riscul de deteriorare mecanică.
În teorie, aerul sau gazul pot fi comprimate izentropic (la entropie constantă) sau izothermal (la temperatură constantă). Ambele procese pot face parte dintr-un ciclu teoretic reversibil. Dacă gazul comprimat ar putea fi utilizat imediat la temperatura finală după compresie, procesul de compresie izentropică ar avea anumite avantaje.
În realitate, aerul sau gazul este rareori utilizat direct după compresie și este, de obicei, răcitla temperatura ambiantă înainte de utilizare. Prin urmare, este preferat procesul de compresie izoterma, deoarece necesită mai puțină muncă. O abordare comună și practică pentru executarea acestui proces de compresie izotermă implică răcirea gazului în timpul compresiei. La o presiune de lucru efectivă de 7 bari, compresia izentropică necesită teoretic o energie cu 37% mai mare decât compresia izotermală.
O metodă practică de a reduce încălzirea gazului este de a împărți compresia în mai multe etape. Gazul este răcit după fiecare etapă înainte de a fi comprimat mai departe la presiunea finală. Acest lucru crește, de asemenea, eficiența energetică, cel mai bun rezultat fiind obținut atunci când fiecare etapă de compresie are același raport de presiune. Prin creșterea numărului de etape de compresie, întregul proces se apropie de compresia izotermală. Cu toate acestea, există o limită economică pentru numărul de etape pe care le poate utiliza proiectarea unei instalații reale.
Lucrări de compresie cu compresie izotermă:
Lucrări de compresie cu compresie izentropică:
Aceste relații arată că este nevoie de mai multă muncă pentru compresia izentropică decât pentru compresia izotermă.
La o viteză constantă de rotație, curba de presiune/debit pentru un turbocompresor diferă semnificativ de o curbă echivalentă pentru un compresor cu cilindree pozitivă. Turbocompresoarele sunt o mașină cu debit variabil și caracteristică de presiune variabilă. Pe de altă parte, un compresor cu cilindree este o mașină cu un debit constant și o presiune variabilă. Un compresor cu cilindree oferă un raport de presiune mai mare chiar și la o viteză mică. Turbocompresoarele sunt proiectate pentru debite mari de aer.
30 iunie, 2022
Există multe considerente atunci când alegeți un compresor de aer pentru afacerea pe care o conduceți. În acest articol vom explica ce compresor este cel mai potrivit pentru dvs., în funcție de aplicația și nevoile punctuale.
16 martie, 2023
Atunci când aveți nevoie de o mulțime de cai putere, un compresor dinamic este alegerea ideală. Acestea sunt disponibile atât în modele axiale, cât și radiale.
4 august, 2022
Aerul comprimat este peste tot în jurul nostru, dar ce este mai exact? Permiteți-ne să vă prezentăm lumea aerului comprimat și modul de funcționare de bază a unui compresor.
