Компресор

Компресор
пристрій для стиснення і подачі повітря або іншого газу під тиском. Ступінь підвищення тиску в К. більше 3. Для подачі повітря з підвищенням його тиску менше ніж в 2-3 рази застосовують повітродувки (Див. Повітродувка), а при тиску до 10 кн/м2 (1000 мм вод. cm.) — Вентилятори. К. вперше стали застосовуватися в середині 19 ст. в Росії будуються з початку 20 ст.
Основи теорії відцентрових машин були закладені Л. Ейлером, теорія осьових К. і вентиляторів створювалася завдяки працям Н. Е. Жуковського (Див. Жуковський), С. А. Чаплигіна та інших вчених.
За принципом дії і основними конструктивними особливостями розрізняють К. поршневі, ротаційні, відцентрові, осьові і струменеві. К. також поділяють за родом стисливого газу (повітряні, кисневі та ін), по створюваному тиску рн (низького тиску — від 0,3 до 1 Мн/м2, середнього — до 10 Мн/м2 і високого — вище 10 Мн/м2), по продуктивності, тобто обсягом всмоктуваного Vвс (або стисненого) газу в одиницю часу (зазвичай м3/хв) та іншими ознаками. К. також характеризуються частотою обертів n і споживаної потужністю N.
Поршневий К. в основному складається з робочого циліндра і поршня; має всмоктуючий і нагнітальний клапани, розташовані зазвичай в кришці циліндра. Для повідомлення поршня поворотно-поступальної ходи в більшості поршневих К. є кривошипно-шатунний механізм з колінчастим валом. Поршневі К. бувають одно - і багатоциліндрові, з вертикальним, горизонтальним, V - або W-образным і іншим розташуванням циліндрів, одинарної і подвійної дії (коли поршень працює обома сторонами), а також одноступінчатого або багатоступінчастого стиснення. Дія одноступінчатого повітряного поршневого К. полягає в наступному. При обертанні колінчастого вала 1 з'єднаний з ним шатун 2 повідомляє поршня 3 зворотні рухи. При цьому в робочому циліндрі 4 з-за, збільшення обсягу, укладеного між днищем поршня і кришкою циліндра 5, виникає розрідження і атмосферне повітря, подолавши своїм тиском опір пружини, що утримує всмоктуючий клапан 9, відкриває його і через повітрозабірник (з фільтром) 8 надходить в робочий циліндр. При зворотному ході поршня повітря буде стискатися, а потім, коли його тиск стане більше тиску в нагнітальному патрубку на величину, здатну подолати опір пружини, притискає до сідла нагнітальний клапан 7, повітря відкриває останній і надходить у трубопровід 6. При стисненні газу в К. його температура значно підвищується. Для запобігання самозаймання мастила К. обладнуються водяним (труба 10 для підведення води) або повітряним охолодженням. При цьому процес стиснення повітря буде наближатися до изотермическому (з постійною температурою), який є теоретично найвигіднішим (див. Термодинаміка). Одноступінчатий К., виходячи з умов безпеки та економічності його роботи, доцільно застосовувати зі ступенем підвищення тиску при стисненні до β = 7-8. При великих стисканні застосовуються багатоступінчасті К., в яких, чергуючи стиснення з проміжним охолодженням, можна отримувати газ дуже високих тисків — вище 10 Мн/м2. У поршневих К. зазвичай передбачається автоматичне регулювання продуктивності залежно від витрати стисненого газу для забезпечення постійного тиску в нагнітальному трубопроводі. Існує кілька способів регулювання. Найпростіший з них — регулювання зміною частоти обертання вала.
Ротаційні Що мають один або кілька роторів, які бувають різних конструкцій. Значне поширення отримали ротаційні пластинчасті К., мають ротор 2 з пазами, в які вільно входять пластини 3. Ротор розташований у циліндрі корпусу 4 ексцентрично. При його обертанні за годинниковою стрілкою простору, обмежені пластинами, а також поверхнями ротора і корпусу циліндра, в лівій частині К. будуть зростати, що забезпечить всмоктування газу через отвір 1. У правій частині К. обсяги цих просторів зменшуються, що знаходиться в них газ стискується і потім подається з К. в холодильник 5 або безпосередньо в нагнітальний трубопровід. Корпус ротаційного К. охолоджується водою, для підведення і відведення якої передбачені труби 6 і 7. Ступінь підвищення тиску в одній щаблі пластинчастого ротаційного К. зазвичай буває від 3 до 6. Двоступеневі пластинчасті ротаційного К. з проміжним охолодженням газу забезпечують тиск до 1,5 Мн/м2.
Принципи дії ротаційного і поршневого К. в основному схожі і відрізняються лише тим, що в поршневому всі процеси відбуваються в одному і тому ж місці (робочому циліндрі), але в різний час (з-за чого і треба було передбачити клапани), а в ротаційному К. всмоктування і нагнітання здійснюються одночасно, але в різних місцях, розділених пластинами ротора. Відомі інші конструкції ротаційного К., в тому числі гвинтові, з двома роторами в вигляді гвинтів. Для видалення повітря з метою створення розрідження в якому-небудь просторі застосовують роторні водокільцеві вакуум-насоси. Регулювання продуктивності ротаційного К. здійснюється зазвичай зміною частоти обертання їх ротора.
Відцентровий К. в основному складається з корпусу і ротора, що має вал 1 з симетрично розташованими робочими колесами. Відцентровий 6-ступінчастий К. розділений на три секції і обладнаний двома проміжними холодильниками, з яких газ надходить у канали 12 і 13. Під час роботи відцентрового К. частинок газу, що знаходиться між лопатками робочого колеса, повідомляється обертальний рух, завдяки чому на них діють відцентрові сили. Під дією цих сил газ переміщується від осі К. до периферії робочого колеса, зазнає стискання і набуває швидкість. Стиснення триває в кільцевому дифузорі з-за зниження швидкості газу, тобто перетворення кінетичної енергії в потенційну. Після цього газ по зворотному напрямного каналу надходить в іншу ступінь К. і т. д.
Отримання великих ступенів підвищення тиску газу в одній щаблі (понад 25-30, а в промислових К. — 8-12) обмежена головним чином межею міцності робочих коліс, що допускають окружні швидкості до 280-500 м/сек. Важливою особливістю відцентрових К. (а також осьових) є залежність тиску стисненого газу, споживаної потужності, а також ккд від його продуктивності. Характер цієї залежності для кожної марки К. відображається на графіках, які називаються робочими характеристиками.
Регулювання роботи відцентрових К. здійснюється різними способами, в тому числі зміною частоти обертання ротора, дроселюванням газу на боці всмоктування і ін.
Осьовий К. має ротор 4, що складається зазвичай з декількох рядів робочих лопаток 6. На внутрішній стінці корпусу 2 розташовуються ряди направляючих лопаток 5. Всмоктування газу відбувається через канал 3, а нагнітання через канал 1. Один щабель осьового К. становить ряд робітників і ряд направляючих лопаток. При роботі осьового К. обертаються робочі лопатки роблять на що знаходяться між ними частинки газу силовий вплив, примушуючи їх стискатися, а також переміщатися паралельно осі К. (звідки його назва) і обертатися. Решітка з нерухомих направляючих лопаток забезпечує головним чином зміна напрямку швидкості частинок газу, необхідне для ефективної дії наступної сходинки. У деяких конструкціях осьових К. між направляючими лопатками відбувається і додаткове підвищення тиску за рахунок зменшення швидкості газу. Ступінь підвищення тиску для одного ступеня осьового К. зазвичай дорівнює 1,2—1,3, тобто значно нижче, ніж у відцентрових К., але ккд у них досягнуто найвищий з усіх різновидів К.
Залежність тиску, споживаної потужності і ккд від продуктивності для кількох постійних частот обертання ротора при однаковій температурі всмоктуваного газу представляють у вигляді робочих характеристик. Регулювання осьових К. здійснюється так само, як і відцентрових. Осьові К. застосовують у складі газотурбінних установок (див. Газотурбінний двигун).
Технічне досконалість осьових, а також ротаційних, відцентрових і поршневих К. оцінюють за їх механічного ккд і деяким відносним параметрами, що показує, якою мірою дійсний процес стиснення газу наближається до теоретично наивыгоднейшему в даних умовах.
Струменеві К. з пристроєм і принципом дії аналогічні струминних Насосів. До них відносять струменеві апарати для відсмоктування або нагнітання газу або парогазової суміші. Струменеві К. забезпечують більш високий ступінь стиснення, ніж струминні насоси. В якості робочого середовища часто використовують водяну пару.