Comprimarea gazului este un proces de consum de energie externă pentru a face ca gazul să câștige energie potențială sub presiune. Compresorul este creatorul de gaz comprimat. Prin urmare, performanța de bază a blocului de aer al compresorului de aer cu șurub este inseparabilă de aceste patru aspecte: presiune, debit, putere și putere specifică.
Performanța de bază a compresorului cu șurub - presiunea capătului de aer
Obținerea energiei potențiale de presiune a aerului comprimat este cea mai elementară performanță a compresoarelor de aer, iar compresoarele de aer cu șurub nu fac excepție. Motorul principal al compresoarelor de aer cu șurub crește presiunea aerului consumând energie externă. Cu cât presiunea este mai mare, cu atât se consumă mai multă energie și cu atât sunt mai mari cerințele pentru motorul principal. De obicei, împărțim compresoarele de aer în patru categorii în funcție de presiunea de ieșire:
Presiune scăzută: 0,2~1,0 MPa
Presiune medie: 1,0~10MPa
Presiune înaltă: 10~100MPa
Presiune ultra-înaltă: peste 100MPa
Compresoarele de aer cu șurub au de obicei o presiune de ieșire de 0,2~4,0 MPa, ceea ce înseamnă că performanța, fezabilitatea și economia lor sunt mai bune în acest interval. Acest lucru este determinat de structura și modul de funcționare al blocului de aer al compresorului și este, de asemenea, segmentul de presiune cu cea mai mare cerere pe piață.
Presiunea aerului comprimat furnizată de compresorul de aer este măsurată în principal prin raportul de presiune, care este raportul dintre presiunea de ieșire Pd și presiunea de aspirație Ps. Cu cât raportul este mai mare, cu atât presiunea de ieșire este mai mare.
Formula ε=Pd/Ps (6)
Pentru motorul principal al compresorului de aer cu șurub, există un raport de presiune internă și un raport de presiune externă.
Raportul de presiune internă: raportul dintre presiunea din volumul interdinților motorului principal și presiunea de aspirație, care este determinată de poziția și forma orificiilor de aspirație și evacuare;
Raportul de presiune externă: raportul dintre presiunea din conducta de evacuare și presiunea de aspirație. Presiunile de aspirație și evacuare necesare pentru condițiile de funcționare sau fluxul de proces.
Când raportul de presiune internă ≠ raportul de presiune externă, motorul principal va consuma mai multă putere; când raportul de presiune internă = raportul de presiune externă, motorul principal este în cea mai bună stare.
Pentru motorul principal al compresorului de aer cu șurub, atunci când motorul principal, temperatura ambiantă, presiunea de aspirație, turația motorului principal și alți factori sunt aceiași, cu cât presiunea de ieșire este mai mare, cu atât consumul de energie este mai mare.
Performanța de bază a compresorului de aer cu șurub - debitul capătului de aer
Debitul este de obicei compus din debitul masic și debitul volumic. În specificațiile și standardele industriale ale sistemelor de compresoare de aer, folosim de obicei debitul volumic ca metodă de măsurare a debitului, care în țara mea se numește și volumul de evacuare sau debitul de pe plăcuța de identificare: la presiunea de evacuare necesară, volumul de gaz evacuat de compresorul de aer pe unitatea de timp este convertit în starea de admisie, adică valoarea volumică a presiunii de aspirație la conducta de admisie din prima treaptă și temperatura și umiditatea de aspirație. Unitatea este m3/min. Debitul volumic este împărțit în debit volumic real și debit volumic standard.
De obicei, mostrele, selecțiile și plăcuțele de identificare ale mașinilor utilizează debitul volumetric standard. Datorită industriei, regiunii și utilizării, debitul volumetric standard pe piața de aer comprimat are două definiții în funcție de diferența dintre starea standard (temperatură, presiune și componente):
Starea standard este presiunea P = 101,325 kPa; temperatura standard T = 0 ℃; umiditatea relativă este de 0%. Se întâlnește adesea în gazele industriale, industria chimică sau în documentele de licitație, fiind denumită „pătrat standard”, de obicei cu simbolul formulă „VN” și unitatea de măsură Nm3/min.
Starea standard este presiunea P = 101.325KPa; temperatura standard T = 20℃; umiditatea relativă este de 0%. Aceasta este de obicei utilizată în standardele industriei aerului comprimat și se numește „condiții standard de lucru”. Simbolul este de obicei „V”, iar unitatea este m3/min.
De obicei, debitul volumetric standard utilizat în industria noastră de compresoare de aer este cel din urmă. Conversia debitului volumetric în cele două stări poate fi calculată cu formula:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Formula (7)
Pentru motorul principal al compresorului de aer cu șurub, în aceleași alte condiții, cu cât distanța dintre centrele rotorului este mai mare, cu atât debitul volumic este mai mare; cu cât turația motorului principal este mai mare, cu atât debitul volumic este mai mare.
V debit volumetric = qv volumul de compresie al motorului principal × n turația chiulasei Formula (8)
qv = CΨqv0Z1n = CΨCn1nλD3 Formula (9)
Unde Z1 - numărul de dinți ai rotorului mascul; n - viteza rotorului mascul; λ - raportul de aspect al rotorului; D - diametrul exterior al rotorului mascul.
Prin urmare, din motive economice, de obicei reducem tipurile de motoare principale și putem ajusta volumul de evacuare al compresorului de aer prin determinarea turației motorului principal pentru a satisface cererea pieței.
Totuși, turația motorului principal al compresorului cu șurub nu poate fi infinit de mare, de obicei între 800 și 10.000 rpm. Prin urmare, producătorul motorului principal cu șurub dezvoltă motoare principale cu diferite intervale de debit volumetric pentru a satisface cerințele de debit ale compresorului cu șurub.
Puterea specifică și calculul capătului de aer al compresorului de aer cu șurub
Puterea arborelui consumată de debitul volumetric pe unitatea de timp atunci când blocul de aer al compresorului de aer funcționează. Unitatea de putere specifică este: kW/(m3/min).
Formula de calcul este următoarea:
SER capăt de aer = Pd capăt de aer/qv Formula (10)
Capăt de aer Pd – putere arbore capăt de aer;
qv – debitul volumetric al capătului de aer pe unitatea de timp
Valoarea sa specifică a puterii este:
Cap de aer SER = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Cu cât puterea specifică a capătului de aer al compresorului cu șurub este mai mică, cu atât consumul său de energie este mai mic și performanța capătului de aer este mai bună. În condiții de debit constant, cu cât presiunea de ieșire este mai mare, cu atât puterea arborelui capătului de aer este mai mare, deci cu atât puterea sa specifică este mai mare.
Fiecare compresor cu șurub are o valoare optimă a puterii specifice, care este legată de turația motorului principal. Când turația motorului principal este prea mică, scurgerile cresc, volumul de gaz scade, iar puterea specifică devine mai mare; când turația motorului principal este prea mare, frecarea crește, puterea arborelui crește, iar puterea specifică devine mai mare. Dar trebuie să existe o turație optimă care să facă ca puterea specifică să fie cea mai mică. De aceea nu este neapărat corect să spunem că, cu cât motorul principal este mai mare, cu atât economisește mai multă energie.
Atunci când proiectăm compresoare cu șurub și compresoare cu frecvență variabilă, trebuie să asigurăm calitatea, luând în considerare și economia, standardizarea și modularitatea motorului principal. Prin urmare, vom folosi curba valorii puterii specifice motorului principal pentru a proiecta și dezvolta compresoare cu șurub cu presiuni și debite diferite.
Data publicării: 17 iulie 2024
