Техничка криогеника - курс

Вовед

Општата намена на компресорот е да се транспортира и/или да се зголеми притисокот на проток на гас. Гасовите течат низ цевките од висок притисок до низок притисок, така што поместувањето или транспортот на гас бара неговиот почетен притисок да биде поголем од крајниот притисок. Гасовите се компресирани и за да се олеснат фаворизираните хемиски реакции при висок притисок. Постојат два главни типа на компресија: динамична компресија и волуметриска компресија. Динамичката компресија генерира притисок со трансформација на кинетичката енергија на протокот на гас во притисок. Волуметриската компресија генерира притисок со постојано намалување на волуменот достапен на протокот на гас.

Принципи на компресија на гас

Кога се компресира гас, од влезниот притисок P1 до излезниот притисок P2, волуменот се намалува од V1 до V2 и температурата се зголемува од T1 до T2 (Слика 1).

Во конвенционален компресор за гас, волуменот се намалува (што треба да предизвика благ пад на температурата) и се зголемува притисокот (што треба да предизвика значително зголемување на температурата). Бидејќи зголемувањето на притисокот има поголем ефект врз температурата од намалувањето на волуменот, гасот мора да излезе од компресорот на повисока температура. Резултирачкиот пораст на температурата се нарекува топлина на компресија.

Функцијата на компресорот е да го зголеми притисокот на воздухот или гасот.

Вид на компресија

Постојат два главни типа на компресори:

Волуметриски компресори

Динамички компресори

Класификација на компресорот

ВОЛУМЕТРИСКИ	компресор	ДИНАМИКА
АЛТЕРНАТИВНА	Мембрански клип	ЦЕНТРИФУГАЛ Аксијално ИЗВЕРУВАЧ
РОТИРАЕ	ТЕЧЕН прстен ЛЕКОВИ ФИЛЕ

Волуметриска компресија

Клипниот/клипниот компресор е волуметриски компресор. Вшмукување, компресија и евакуација на течност (гас) се постигнува со движење на клиповите и ракување со контролните вентили. Овие компресори обично се користат за висок хидростатички притисок/ниски протоци. На слика 6 се прикажани еднофазен компресор и двостепен компресор.

За време на фазата на внесување, контролните вентили за внесување се отвораат и клипот се спушта. За време на фазата на компресија, сите контролни вентили се затворени и клипот се крева. Во фаза на издувни гасови, контролните вентили на издувните гасови се отвораат.

Клипните компресори се компресори со позитивно поместување, во кои елементот за компресија и поместување е клипен клип (осцилирачки „напред и назад“) во внатрешноста на цилиндарот. Овој тип на компресор се карактеризира со неговите самоодни клипови, управувани од приклучните шипки (погонски шипки) на коленестото вратило, при што компресијата се одвива во горниот дел на клипот, при секоја вртење на коленестото вратило. Клипниот компресор обезбедува пулсирачки проток на гас. Амортизерите за пулс обично можат да го отстранат овој недостаток (Слика 2).

Уредување на цилиндри

Повеќето стандардни проекти користат аранжман во стилот W, вертикален V, во линија или полу-радијален цилиндар (слика 3).

Опис на технологија и опрема

вентили

И влезните и излезните вентили за еднофазни компресори се од типот на автоматски притисок, кои се отвораат и затвораат при мал диференцијал на притисок. За да се обезбеди брзо дејствување, елементите на вентилот имаат мала тежина и пропорционални за низок притисок. Како што се отвораат вентилите, растечкиот притисок на пролетта ги минимизира силите на удар врз елементите на вентилот и исто така го намалува нивото на бучава. Секој вентил мора да се отвори и затвори еднаш за секоја ротација на коленестото вратило. Вентилите во компресорот што работат со 700 вртежи во минута ќе се отворат и затворат 42.000 пати на час, над 1.000.000 пати на ден и 367.920.000 пати годишно. Вентилите имаат помалку од 1/10 секунда да се отворат и да дозволат гас да влезе, а потоа да се затвори. Секој вентил мора да го стори тоа со минимум отпор, во спротивно напојувањето ќе се изгуби.
Постојат четири основни дизајни на вентили, кои се користат во различни компресори. Овие се:

вентил на копче,
вентил за проверка,
канал вентил,
кружен прстен вентил.

Вентил на копче

Неуларен вентил (со канал)

Проверете го вентилот/амортизерот

Кружен прстен вентил или диск вентил

Системи за запечатување на клипниот компресор

Принципот на лавиринтот се однесува на исклучително мал слободен простор помеѓу запечатувачкиот елемент и спротивната страна, што создава занемарливо механичко триење. Цилиндарот или цилиндрите на компресорот се распоредени вертикално над коленестото вратило. Компресијата се одвива во средина без масло.

Техниката за запечатување лавиринт се користи во апликации каде лубрикантите не се дозволени во цилиндарот и каде абразивните честички во гасниот процес не се прифаќаат. Ова важи за компресијата на кислород, каде безбедноста е најважна.

Сликите 6 и 7 илустрираат како работи лавиринтната заптивка. Слика 6 го прикажува секторот за компресор без масло.

Лавиринтскиот печат (Слика 7), има голем број точки на задушување (затворање) [3] и волуметриски комори [4], распоредени во серија. Секоја точка на задушување [3] делува како исклучително мал отвор, во кој енергијата на притисокот се трансформира во кинетичка енергија. Сукцесивните волуметриски комори [4] ја намалуваат брзината на гасот и ја претвораат кинетичката енергија во топлина и енергија на вител.

Ротациони компресори со течен прстен се машини во кои се користи вода или друга течност во ротирачки елемент за движење на течноста (слика 7).
Термодинамичката ефикасност на овој тип компресори е мала. Поголемиот дел од потребната енергија се троши од циркулацијата на водата. Поради оваа причина, овие машини се користат само за опасни гасови или намалени протоци, во апликации за кои потрошувачката на енергија е секундарна.

Компресори за ножеви или компресори за сечила, се машини во кои надолжните сечила се лизгаат во радијална насока, во ротор чија оска е надвор од центарот (ексцентрична) во однос на оската на цилиндарот.
Секој компресор има ексцентрично монтиран ротор во внатрешноста на лакната за ладење. Роторот е опремен со сечила што можат слободно да се движат радијално во и надвор од процепите (жлебови). Ножевите се туркаат кон wallидот на цилиндерот со центрифугална сила и флуидот (гасот) се компресира кога роторот се врти.

Корени ротирачки компресори се машини во кои два лобуси ротори, интераптирани, ротираат во цилиндар. Даден волумен на течност е воведен во точката 1. Овој волумен се пренесува во точката 2 без компресија. Кога волуменот на течноста се пренесува во точката 3, колоната на течноста од мозоци на компресорот ја компресира течноста.

Важно е да се разбере дека не се компресира компресорот, туку дејството на течноста лоцирана на излезот на компресорот.

Компресорите со лобуси обично се ограничени на апликации со мал проток.

Динамичка компресија

Постојат два главни типа на динамички компресори:

центрифугален компресор и
компресор за аксијален проток.

Центрифугален или радијален компресор се состои од еден или повеќе ротори инсталирани на една вратило или неколку вратило.

Роторите се опремени со ножеви за рикверц, во споредба со насоката на вртење. Во овие тркала, течноста ја зголемува својата брзина од центарот до рабовите, како резултат на зголемувањето на ротацијата/радиусот на тркалото. Течноста преминува во дифузер (каде што волуменот се шири). Дифузорот е оној што го одредува намалувањето на брзината на флуидот, трансформирајќи го во зголемување на притисокот, со добра ефикасност. По дифузорот, течноста тече кон следниот ротор или до средно ладилник.

Добар начин да го разберете ова е да врзете камен на конец. Ако започнете да го нишате каменот со жицата, над главата, каменот ќе се обиде да избега од точката каде што е врзан за конецот (радијална брзина). Ако каменот погоди нешто, енергијата на движење што ја има ќе се трансформира во енергија на притисок. Ова е токму она што се случува во центрифугалниот компресор. Ножевите на роторот ја зголемуваат брзината на честичките на гасот и се оддалечуваат од вратилото, достигнувајќи ја радијалната брзина. Тогаш гасот доаѓа во контакт со неколку стационарни структури на компресорот, наречени дифузори или дијафрагми, кои ги забавуваат честичките на гасот, што предизвикува зголемување на притисокот. Куќиштето на компресорот потоа го собира гасот од дифузорот и го насочува кон излезот. Исто така, помага да се трансформира енергијата на брзината во притисок.

Центрифугалните компресори може да се состојат од еден или повеќе спрата. Двостепен центрифугален компресор едноставно значи две тркала на компресорот распоредени во серија. Првата фаза на компресија на компресорот за воздух ја постигнува својата аспирација од атмосферата. Неговата евакуација е стремеж кон втората фаза. Ако сакате повеќе чекори, секој дополнителен чекор ќе го зафати аспирацијата од претходната евакуација.

Може да има два вида центрифугални компресори:

повеќестепениот центрифугален компресор, каде што секој кат е распореден на различно вратило, може да има различна брзина, или
сите ротори можат да бидат на иста вратило и да имаат иста брзина за секој кат, како што е прикажано на слика 10.

спојка

Монтирана е спојка помеѓу вратило за пинирање на компресорот и погонот на компресорот (мотор/турбина). Вртежниот момент е наменет да се прилагоди на малите отстапувања од коаксијалноста што може да се појават за време на работата на компресорот. Спојките можат да бидат од повеќе типови (со заби, крути, полуфлексибилни или мембрани).

Главните барања за спојки со високи перформанси се голем вртежен момент и можност за голема брзина, мала тежина и мала големина, краток момент на конзолата (надвисен момент) и низок преостанат дисбаланс. Спојката мора да може да го пренесува градежниот момент на системот, со максимална континуирана брзина, за подолги периоди. Мора да може да управува со моментите на брзина и преод на оптоварување во услови на отстапување од коаксијалност/паралелизам и со минимално влијание врз погонскиот систем (Слика 7).