Сравнение воздуходувок: винтовая воздуходувка и воздуходувка Рутса
До последнего десятилетия для производства воздуха в различных отраслях промышленности использовались воздуходувки низкого давления с лопастной технологией сжатия или воздуходувки Рутса. Однако винтовые воздуходувки становятся все более предпочтительным вариантом благодаря своей эффективности – особенно на цементных заводах.
Когда в 1854 году братья Рутс открыли принцип работы нагнетательной воздуходувки, он был самым современным. Тем не менее, за последние 150 с лишним лет удалось добиться лишь небольшого повышения эффективности.
Поэтому стоит сравнить воздуходувку Рутса с винтовой воздуходувкой.
Как работает воздуходувка Рутса?
Воздуходувка, лопастная или "Рутса", представляет собой бесклапанный объемный компрессор без внутреннего сжатия. Она работает по принципу изохорного сжатия. Здесь воздух поступает в камеру сжатия, и объем воздуха остается постоянным при вращении идентичных роторов.
Объем камеры сжатия уменьшается при дальнейшем вращении. При этом сжатие происходит снаружи против полного противодавления за счет поступающего воздуха из присоединенного трубопровода.
Внешнее сжатие приводит к низкой эффективности и высокому уровню шума. В результате использование лопастной технологии сводится к очень низкому давлению и сжатию в одну ступень.
Преимущества технологии винтовых воздуходувок
В винтовой воздуходувке используется винтовой элемент сжатия. Он состоит из ведущего и ведомого роторов, которые вращаются в противоположных направлениях, при этом объем между роторами и корпусом уменьшается.
Каждый винтовой элемент поддерживает фиксированный коэффициент сжатия и устраняет механические силы, вызывающие дисбаланс. Это означает, что винтовая технология может работать при высокой скорости вращения вала и сочетать большой расход с малыми внешними размерами.
Изохорическое и изоэнтропическое сжатие
Как указано выше, воздуходувки Рутса работают по принципу изохорического сжатия. Для сравнения, винтовые воздуходувки работают по принципу изоэнтропийного сжатия. Чтобы лучше понять разницу, стоит взглянуть на формулы обоих процессов
Идеальный газ при идеальном изохорическом сжатии: T 2 = T 1 (P 2 /P 1)
Идеальный газ при идеальном изоэнтропическом сжатии: T 2 = T 1 (P 2 /P 1) (γ-1)/y
Энергопотребление винтовых и лопастных воздуходувок
Исходя из приведенных выше сведений, очевидно, что температура T2 при изоэнтропическом сжатии ниже, чем при изохорическом. Это объясняется тем, что меньшее количество работы переходит в тепло по сравнению с лопастным элементом, где работа преобразуется в тепло в форме излучения
Проще говоря, эффективность винтового элемента выше, чем у лопастного, при том же давлении.
Давайте разберем эту концепцию на примере:
Для температуры окружающей среды 35 °C.
Номинальный расход: 2000 м3/ч.
Давление: 0,7 бар (изб.)
Мощность, потребляемая воздуходувкой Рутса, составляет 60 кВт при температуре воздуха на выходе 125 °C. При использовании винтовой воздуходувки потребляемая мощность составляет 43 кВт при температуре воздуха на выходе 94 °C.
Таким образом, винтовая воздуходувка гораздо энергоэффективнее лопастной.
Диаграмма давления/объема лопастной воздуходувки
Диаграмма давления/объема винтовой воздуходувки
Заключение
В винтовой воздуходувке поток воздуха оптимизирован, что позволяет снизить падение давления и уменьшить турбулентность воздуха.
В комплект входит встроенный редуктор с прямым приводом вместо системы ременного привода/шкива. Это позволяет снизить потери при передаче.
Сочетание этих элементов и встроенного частотно-регулируемого привода (VSD) приводит к тому, что винтовая воздуходувка потребляет на 30% меньше энергии, чем лопастные воздуходувки.
Кроме того, встроенный контроллер Elektronikon может круглосуточно контролировать работу, обеспечивая максимальную надежность.
Все эти преимущества в сочетании с экономией энергии делают винтовые воздуходувки предпочтительными по сравнению с воздуходувками Рутса.