Сжатие и перемещение газов
рис
Сжатие газов является процессом не самопроизвольным, так как необходимы затраты внешней работы. Сжатие газов может происходить адиабатно и изотермически. При адиабатном сжатии цилиндр с поршнем теплоизолирован, теплообмена с окружающей средой не происходит и работа сжатия превращается во внутреннюю энергию, за счет чего повышается температура газа. При изотермическом сжатии происходит отвод теплоты. Работа сжатия при изотермическом процессе меньше, чем при адиабатном процессе.
Сжатие газов происходит в компрессорах.
По преимущественному использованию вида энергии компрессоры делят на 2 большие группы:
1. центробежные, осевые, струйные (используют главным образом, кинетическую энергию);
2. поршневые (с возвратно-поступательным движением поршня) и ротационные (с вращательным движением, используют преимущественно потенциальную энергию давления).
К компрессорным машинам относят вентиляторы и газодувки, а также вакуум-насосы. По развиваемому давлению их разделяют на группы:
1 низкого давления (до 0,01 МПа) – вентиляторы;
2 среднего давления (от 0,01 до 0,3 МПа) – газодувки;
3 высокого давления (от 0,3 МПа и выше) – компрессоры;
4 вакуум-насосы – разрежение больше 0,05 МПа.
Поршневые компрессоры
Поршневой компрессор простого действия состоит из цилиндра, поршня связанного с шатунно-кривошипным механизмом, всасывающего и нагнетательного клапанов. При движении поршня вправо открывается всасывающий клапан и газ поступает в цилиндр. Поршень движется влево и происходит сжатие газа до рабочего давления. Затем открывается нагнетательный клапан и газ вытесняется в трубопровод. После этого нагнетательный клапан закрывается и происходит расширение газа, оставшегося во «вредном» пространстве между поршнем и крышкой цилиндра. Затем процесс повторяется.
рис рис
1 поршень
2 цилиндр
3 всасывающий клапан
4 нагнетательный клапан
рис
Действительная рабочая диаграмма компрессора используется для определения объемного КПД λ0
4-1 – всасывание;
1-2 – сжатие;
2-3 – нагнетание;
3-4 – расширение газа, оставшегося во вредном пространстве.
Осевой вентилятор
Представляет собой короткий патрубок, в котором вращается рабочее колесо с изогнутыми лопатками. Осевые вентиляторы реверсивны, т.е. меняют направление вращения. В зависимости от направления вращения они производят отсос или подачу газа. Используются в основном для обмена воздуха в рабочих помещениях.
Центробежный вентилятор
1 Корпус рис
2 Рабочее колесо
Центробежный вентилятор имеет рабочее колесо с лопастями или лопатками, которые вращаются в спиральном кожухе. Кожух крепится на станине. Воздух (газ) по всасывающей трубе поступает в центральную полость рабочего колеса, захватывается лопатками и нагнетается через расширяющийся выходной патрубок. В вентиляторах используют лопатки различных типов – прямолинейные и криволинейные. Большое распространение получили широкие колеса с короткими лопатками – колеса барабанного типа. Подвод потока в колеса должен быть плавным для уменьшения потерь напора.