Параметры винтового компрессора

Для принятого в отечественной промышленности типораз-мерного ряда винтовых компрессоров с асимметричным профилем зубьев объем парной полости в зависимости от относитель­ной длины роторов l_d = 0,9-1,35 равен

У_пп = (0,106 -0,154)D²_BH,

где, в свою очередь, D_BH - диаметр внутренней окружности ведо­мого винта, м.

Действительная производительность винтового компрессора меньше, чем теоретическая, на величину объемных потерь, основными из которых являются: перетечки газа через зазоры; подогрев всасываемого газа от нагретых частей машины и от смешения с горячими порциями газа, поступающими из полостей с повышенным давлением; выделение газа из масла; поступление его в полость всасывания для охлаждения и уплотнения; другие виды потерь.

На рисунке приведена характеристика крупного стационарного компрессора GERCULES 250, откуда видно, что с повышением степени сжатия происходит снижение производительности компрессора в связи с объемными потерями в рабочей полости.

С ростом окружной скорости, с одной стороны, увеличивается коэффициент действительной производительности и уменьшаются потери мощности от внутренних перетечек, с другой -растут газодинамические потери. Поэтому существует оптимальная окружная скорость, при которой наблюдается максимальный адиабатный КПД. На рисунке даны характеристики винтового компрессора сухого сжатия.

Современные винтовые компрессоры сухого сжатия большой производительности имеют адиабатный КПД до 0,84.

Оптимальные окружные скорости для маслозаполненных компрессоров значительно ниже, чем для компресооров сухого сжатия.

Действительный процесс сжатия газа отличается от теоретического потерями давления при выталкивании газа через нагнетательное окно, потерями на трение газа в проточной части и, главное, изменением массы сжимаемого газа вследствие различных протечек между рабочими органами компрессора. В полости сжатия, отделенной от нагнетательного окна, масса газа изменяется за счет протечек по зазорам между винтами и поверхностью цилиндра. В полости сжатия, соединенной с окном нагнетания, изменение массы газа происходит за счет как протечек по зазорам, так и выталкивания газа в нагнетательное окно. В общем случае через стенки цилиндра (компрессор сухого сжатия) или при непосредственном контакте газа с охлаждающей жидкостью (компрессор с впрыском масла или воды) отводится тепло к внешнему источнику. Таким образом, рабочий процесс сжатия следует отнести к термодинамическому с переменной массой и с теплообменом. Одновременно с изменением объема и массы газа изменяются его параметры: давление, удельный объем и температура. Расчет такого процесса сжатия по термодинамическим уравнениям с постоянной массой, приводит к значительной ошибке.

Более точная методика определения параметров газа в процессах сжатия и нагнетания основана на решении системы дифференциальных уравнений баланса массы и энергии в полости цилиндра. Решение дифференциальных уравнений выполняется численными методами, а текущее значение объема V, которое является функцией только угла поворота ведущего ротора, определяется графоаналитическим методом.

Опубликовано 25.11.2012