Компрессоры известны во всем мире. Они стали важнейшей частью всех отраслей промышленности. Существует множество типов компрессоров, и осевой компрессор — один из них. Осевой компрессор — это самый известный тип динамического компрессора из категории центробежных компрессоров. В предыдущей статье мы рассмотрели различные типы центробежных компрессоров. Поэтому в этой статье мы обсудим только осевой компрессор.
Что такое осевой компрессор?
Компрессор, в котором поток воздуха или газов параллелен оси вращения, называется осевым компрессором. Проще говоря, в осевом компрессоре газ поступает аксиально или параллельно оси ротора и выходит в том же направлении (аксиально). Поэтому он называется осевым компрессором.
Это механическое устройство, которое непрерывно нагнетает давление рабочей жидкости. Это компрессор, который пропускает газы или воздух только параллельно оси вала. Этот компрессор работает при постоянном давлении — внешние условия, такие как массовый расход (плотность) и температура на входе, влияют на эффективность компрессора.
Эти компрессоры обычно легче и меньше по сравнению с центробежными компрессорами, но работают быстрее. Эти компрессоры обычно используются в системах, где требуется большой поток газа и низкий напор. Он состоит из барабана с лопастями определенной формы. Благодаря высокой скорости работы этих динамических компрессоров, они могут вырабатывать электроэнергию в сочетании с газовой турбиной.
Эти компрессоры используются в различных областях, таких как дегидрирование пропана, воздух для каталитического крекинга, воздухоразделительные установки большой производительности и воздух для доменных печей. Они также используются в авиационных двигателях благодаря своей гибкости во время полета и высокой надежности.
Хотя они имеют очень высокую стоимость, цена за большой расход воздуха ниже, чем у других типов компрессоров.
Объяснение осевого проточного компрессора на примере
Динамические компрессоры используют один или несколько вращающихся элементов для ускорения и уменьшения скорости воздуха. Это ускорение, за которым следует резкое снижение скорости, приводит к увеличению давления воздуха.
Представьте себе большую автостраду (например, автостраду в США или автостраду в Германии). А автомобили — это молекулы воздуха. Все автомобили движутся очень быстро и обычно имеют достаточное расстояние между собой; это низкое давление. Теперь давайте заблокируем половину полос после того, как автомобили наберут полную скорость. Когда автомобили приближаются к заграждению, они замедляются и сближаются друг с другом. Когда автомобили (молекулы воздуха) плотнее прилегают друг к другу, это и есть увеличение давления.
Центробежные компрессоры с осевым и радиальным потоком похожи: они быстро разгоняют воздух, а затем замедляют его. Процессы ускорения и замедления в этих компрессорах несколько отличаются, как описано ниже.
Осевой воздушный компрессор ускоряет воздух с помощью вращающихся крыльев, а затем замедляет его, потому что осевой компрессор ставит на пути препятствие (неподвижный элемент). Вот хорошая фотография:
Воздух получает высокую скорость от вращающихся лопастей, а затем замедляется, потому что ему приходится проходить через неподвижные элементы (лопасти). Это происходит несколько раз в компрессоре, и каждый раз воздух то ускоряется, то замедляется. Таким образом, давление воздуха увеличивается.
Принцип работы осевого проточного компрессора
Принцип работы осевого проточного компрессора приведен ниже:
Принцип работы осевого компрессора
Прежде всего, газ поступает в осевой компрессор через входное отверстие. Рабочая жидкость течет в направлении, параллельном оси ротора. Когда газ или другая рабочая жидкость проходит через ротор или лопасти рабочего колеса, лопасти придают газу кинетическую энергию. Эта кинетическая энергия увеличивает скорость газа. После лопаток ротора на валу компрессора находится ряд лопаток статора. После прохождения газа через лопасти ротора, он проходит через лопасти статора, закрепленные на корпусе компрессора. Когда газ проходит через лопатки статора, кинетическая энергия газа преобразуется в энергию статического давления. После этого конечный выходной газ собирается через выпускную часть компрессора. Этот конечный выходной газ выходит из компрессора в осевом направлении. Говоря простым языком, в воздушном компрессоре с осевым потоком лопасти ротора увеличивают скорость газа, а статорные лопасти диффузора преобразуют это увеличение скорости в энергию давления. Конструкция канала диффузора увеличивает давление на стандартную функциональность. Это приводит к более значительному увеличению давления в каждой ступени, составляющей ротор и статор. Это и есть принцип реакции турбины. Если в секции ротора достигается увеличение давления на 50%, то говорят о силе реакции в 50%. Итак, это полный принцип работы осевого проточного компрессора. Теперь перейдем к следующей части статьи.
Компоненты осевого проточного компрессора
- Вход
- Ротор
- Кожух
- Статор
1) Корпус
Корпус выступает в качестве протектора, который защищает внутренние компоненты турбины от любых повреждений. Лопасти статора крепятся к корпусу. Он изготавливается из чугуна или стали.
2) Лопасти ротора или рабочего колеса
Лопасти рабочего колеса подвижны. Они вращаются непрерывно. Лопасти придают газу кинетическую энергию и увеличивают скорость газа.
3) Лопасти статора
Лопасти статора статичны и неподвижны. Эти лопасти преобразуют скорость газа в энергию давления.
4) Коллектор или выход
Коллектор — это область, в которой собирается конечный газ под давлением. Таким образом, коллектор входит в число наиболее важных компонентов осевого компрессора.
Преимущества и недостатки осевого проточного компрессора
Ниже приведены преимущества и недостатки осевого проточного компрессора.
Преимущества осевого компрессора
- Высокая производительность перфорации достигается при прямоточном потоке.
- Небольшая площадь передней лопатки для данного потока.
- Высокая пиковая эффективность по сравнению с центробежным компрессором.
- Повышение давления за счет увеличения числа ступеней увеличивается, а потери незначительны.
- Эти динамические компрессоры имеют большой массовый расход воздуха.
- Они более эффективны, чем поршневые компрессоры.
Недостатки компрессора осевого потока
- Эффективен в узком диапазоне скоростей.
- В основном, они имеют проблемы с производством из-за сложной конструкции.
- Высокая цена по сравнению с центробежным компрессором.
- Осевой проточный компрессор имеет большой вес.
- Высокие требования к пусковой мощности.
- Осевой компрессор имеет сложную конструкцию по сравнению с центробежным компрессором.
Области применения осевых компрессоров
- Эти типы компрессоров используются там, где требуется высокая скорость потока.
- Эти динамические компрессоры используются в турбореактивных двигателях самолетов.
- Они используются в судовых двигателях для высокой скорости.
- Они используются в различных промышленных приложениях, таких как дегидрирование пропана и доменные печи.
Заключение:
Благодаря высокой эффективности осевых компрессоров, они широко используются в различных областях по всему миру. Таким образом, динамические компрессоры используются в различных отраслях промышленности в соответствии с принципом их работы.
- Типы компрессоров
- Динамический компрессор
- Центробежный компрессор
- Компрессор объемного действия
В заключение, если у вас есть вопросы любого типа, сообщите мне об этом в поле для комментариев. Я отвечу вам в ближайшее время.
