Основная цель — объяснить принцип работы динамического компрессора и различные типы динамических компрессоров. Динамический компрессор — это известный тип воздушного компрессора. Как правило, главной особенностью этого типа компрессора является наличие лопастей, вращающихся с высокой скоростью. В компрессорах динамического вытеснения воздух всасывается между вращающимися лопастями рабочего колеса, что увеличивает скорость воздуха. Наконец, газ или воздух выходит из диффузора, который преобразует кинетическую энергию воздуха или газа в энергию давления.
В основном, воздушные компрессоры этого типа работают как турбокомпрессоры с радиальным или осевым расположением потока газа. Эти компрессоры, как правило, рассчитаны на высокую скорость потока газа.
Компрессоры динамического действия работают при постоянном давлении, в то время как компрессоры объемного действия работают при постоянном расходе газа, в то время как давление меняется в процессе работы. Компрессор объемного действия сжимает газ с помощью поршня, в то время как компрессор динамического действия использует диффузор для сжатия воздуха. По сравнению с другими типами компрессоров, динамические компрессоры более надежны. Самое главное — это простота конструкции.
Динамические компрессоры вытеснения более надежны, чем другие компрессоры, поскольку в них нет альтернативных компонентов, которые подвергаются многократным нагрузкам во время эксплуатации. Эти компрессоры также представляют собой турбокомпрессоры, поскольку они могут генерировать огромную мощность. Эти типы компрессоров обычно используются в крупных производствах.
Принцип работы динамического компрессора
Принцип работы динамического компрессора основан на принципах термодинамики. Прежде всего, воздух поступает через входное отверстие компрессора в камеру. Когда воздух проходит между лопастями рабочего колеса, лопасти рабочего колеса придают воздуху кинетическую энергию. Таким образом, скорость воздуха увеличивается.
Диффузор соединяется с компрессором. Этот диффузор преобразует скорость воздуха в давление. После этого воздух выходит через выходное отверстие динамического компрессора. Эти компрессоры имеют узкий диапазон работы и подходят для определенных условий эксплуатации.
Типы динамических компрессоров:
Ниже приведены основные типы динамических компрессоров.
1) Центробежные компрессоры:
Центробежный компрессор относится к наиболее известным типам динамических компрессоров. Этот компрессор осуществляет процесс сжатия путем приложения инерционной силы (поворот, замедление и ускорение) к газу через вращающееся рабочее колесо.
В случае этого компрессора воздух всасывается в центр рабочего колеса, а затем центробежно ускоряется по направлению к его окружности. Когда диффузор сжимается до этого воздуха, он прокручивается там. Там он замедляется, и давление увеличивается. В основном эти типы динамических компрессоров используют 2 или 3 фазы для сжатия.
В целом, эффективность при полной нагрузке хорошая (по сравнению с компрессором со смазкой). Таким образом, центробежный компрессор имеет высокий КПД при максимальной нагрузке по сравнению с другими конструкциями безмасляных компрессоров. Однако эффективность работы значительно меняется из-за изменения условий на входе. Высокая влажность, низкое давление воздуха и тепло влияют почти на все компрессоры, но центрифугирование оказывает более значительное влияние.
2) Осевой проточный компрессор:
Основная статья: Осевой проточный компрессор
Компрессор осевого потока является еще одним основным типом динамического компрессора. Таким образом, он может работать с большими расходами воздуха при относительно небольшом корпусе и обладает достаточной потребляемой мощностью. Диапазон давления этих компрессоров — от низкого до умеренного.
Осевой компрессор использует ряд лопастей, похожих на реактивные двигатели, для нагнетания воздуха во все меньшие и меньшие области. Эти типы компрессоров динамического вытеснения не получили широкого распространения в промышленности. Как правило, осевой компрессор легче и меньше, чем аналогичный центробежный компрессор, и обычно работает быстрее.
В основном он используется для больших и постоянных потоков газа при относительно умеренном давлении, например, в системе вентиляции. Высокая скорость работы делает его идеальным для подключения газовой турбины для выработки электроэнергии и приведения в движение самолетов. Поэтому такие компрессоры проектируют для обеспечения высокой надежности, высокой эффективности и высокой производительности. Наиболее распространенные области применения осевого компрессора — доменные печи, аэродинамические трубы, очистка сточных вод и разделение воздуха. В настоящее время он используется в самолетах.
3) Турбо-экспандерные компрессоры:
Этот тип компрессора также относится к известному типу динамических компрессоров — турбоэкспандер, также известный как расширительная турбина. Осевая или центробежная турбина расширяет газ под высоким давлением, чтобы произвести работу для привода компрессора.
Как показано на рисунке, термин «турбодетандер» обычно используется для определения расширителя/компрессора как единого целого. В основном, он состоит из двух основных частей. Радиальный компрессор (бустер) и радиальный расширитель всасывания объединены в один компонент. Колесо соединяется с одной осью. Турбина расширения является двигателем, а компрессор — силовым агрегатом.
На установке по переработке природного газа назначение турбодетандера заключается в эффективном выполнении двух различных, но взаимодополняющих функций в одной машине. Его основная функция заключается в эффективном генерировании охлаждения в процессе газового потока.
Компоненты динамического компрессора:
Ниже приведены основные компоненты динамического компрессора.
1) Впуск:
Обычно вход динамического компрессора представляет собой простую трубу. Однако рабочий диапазон компрессора может быть расширен за счет установки линии наддува на меньший массовый расход. Кроме того, впускная направляющая лопатка устанавливается в воду для предварительного завихрения.
2) Рабочее колесо:
Вращающиеся лопасти рабочего колеса постепенно передают кинетическую энергию рабочей жидкости. Выходная скорость рабочего колеса может достигать сверхзвуковых скоростей. Таким образом, тип рабочего колеса компрессора зависит от угла наклона выходных лопаток.
3) Волюта:
Он собирает поток, вращая его по окружности, и направляет его в выходной патрубок компрессора. Скорость потока на пути потока дополнительно снижается, а статическое давление увеличивается. Волюта может иметь различные геометрические формы. Идеальным процессом для компрессора является равномерное энтропийное сжатие без теплообмена с окружающей средой.
4) Радиальный диффузор:
Диффузор преобразует кинетическую энергию рабочей жидкости в энергию давления. Это достигается путем постепенного уменьшения скорости потока и увеличения площади поперечного сечения. В зависимости от применения, диффузор может быть без створки или со створкой.
Преимущества и недостатки компрессоров динамического вытеснения:
Преимущества:
- Этот тип компрессора более надежен по сравнению с другими типами.
- Он работает с различными потоками воды.
- В основном используется в больших масштабах.
- Простота конструкции.
- Имеют малый вес.
- Он требует меньшего обслуживания.
- Не содержит масел.
Недостатки:
- Менее эффективен, чем компрессор объемного типа.
- Компрессоры динамического вытеснения не сжимают газ путем уменьшения объема, что является наиболее распространенным методом.
- Эти компрессоры используют один или несколько вращающихся элементов для ускорения воздуха и последующего снижения его скорости.
- Проблемы с дросселем, срывом и наддувом.
- Не подходят для очень высокого сжатия.
- Чувствительны к изменениям в составе газа.
Области применения динамического компрессора
- Один из типов динамических компрессоров используется в холодильных установках.
- Они используются для нагнетания газа.
- Эти компрессоры также используются для сжатия газа в газовых электростанциях.
- Тип динамического компрессора (осевой компрессор) используется в аэропланах.
- Сжатие в трубопроводах.
В этой статье подробно рассмотрен принцип работы динамического компрессора и прояснены некоторые другие понятия. Поэтому, если вам нужны дополнительные знания по этой теме, дайте мне знать без колебаний. Я постараюсь сделать все возможное, чтобы дать вам удовлетворительный ответ.
