Gaasi kokkusurumine on protsess, mille käigus tarbitakse välist energiat gaasi rõhu ja potentsiaalse energia suurendamiseks. Kompressor on kokkusurutud gaasi looja. Seetõttu on kruvikompressori õhuotsa põhijõudlus lahutamatu järgmistest neljast aspektist: rõhk, vooluhulk, võimsus ja erivõimsus.
Kruvikompressori õhuotsa põhijõudlus – rõhk
Suruõhu rõhupotentsiaalse energia saamine on õhukompressorite kõige põhilisem omadus ja kruvikompressorid pole erand. Kruvikompressorite peamootor suurendab õhurõhku välise energia tarbimisega. Mida kõrgem on rõhk, seda rohkem energiat kulub ja seda suuremad on nõuded peamootorile. Tavaliselt jagame õhukompressorid väljundrõhu järgi nelja kategooriasse:
Madal rõhk: 0,2–1,0 MPa
Keskmine rõhk: 1,0–10 MPa
Kõrge rõhk: 10–100 MPa
Ülikõrge rõhk: üle 100 MPa
Kruvikompressorite väljundrõhk on tavaliselt 0,2–4,0 MPa, mis tähendab, et nende jõudlus, teostatavus ja ökonoomsus on selles vahemikus paremad. Selle määravad kompressori õhuotsa konstruktsioon ja töörežiim ning see on ka turul kõige nõutum rõhusegment.
Õhukompressori tekitatud suruõhu rõhku mõõdetakse peamiselt rõhu suhtega, mis on väljundrõhu Pd ja imemisrõhu Ps suhe. Mida suurem on suhe, seda suurem on väljundrõhk.
ε=Pd/Ps valem (6)
Kruvikompressori peamise mootori jaoks on olemas siserõhu suhe ja välisrõhu suhe.
Siserõhu suhe: peamasina hammastevahelises mahus oleva rõhu ja imemisrõhu suhe, mis määratakse imemis- ja väljalaskeavade asukoha ja kuju järgi;
Välisrõhu suhe: väljalasketoru rõhu ja imemisrõhu suhe. Imemis- ja heitgaasirõhk, mis on vajalik töötingimuste või protsessivoo jaoks.
Kui siserõhu suhe ≠ välisrõhu suhe, tarbib peamasin rohkem energiat; kui siserõhu suhe = välisrõhu suhe, on peamasin parimas seisukorras.
Kruvikompressori peamise mootori puhul, kui peamise mootori, ümbritseva õhu temperatuuri, imemisrõhu, peamise mootori pöörlemiskiiruse ja muude tegurite näitajad on samad, on väljundrõhk suurem ja energiatarve suurem.
Kruvikompressori õhuotsa põhijõudlus – vooluhulk
Vooluhulk koosneb tavaliselt massivoolust ja mahuvoolust. Õhukompressorisüsteemide tööstusspetsifikatsioonides ja standardites kasutame vooluhulga mõõtmise meetodina tavaliselt mahuvoolu, mida meie riigis nimetatakse ka heitgaasi mahuks või nimivooluks: nõutava heitgaasi rõhu all teisendatakse õhukompressori poolt ajaühikus väljuva gaasi maht sisselaskeolekuks, st esimese astme sisselasketoru imemisrõhu mahuväärtuseks ning imemistemperatuuriks ja niiskuseks. Ühik on m3/min. Mahuvool jaguneb tegelikuks mahuvooluks ja standardseks mahuvooluks.
Tavaliselt kasutatakse näidistel, valikutel ja masina andmesiltidel standardmahu vooluhulka. Tööstusharu, piirkonna ja kasutuse tõttu on suruõhu turu nõudluse standardmahu vooluhulgal kaks määratlust vastavalt standardseisundi (temperatuur, rõhk ja komponendid) erinevusele:
Standardolek on rõhk P = 101,325 KPa; standardtemperatuur T = 0 ℃; suhteline õhuniiskus on 0%. Seda esineb sageli tööstusgaasi, keemiatööstuse või pakkumisdokumentides ning nimetatakse "standardseks ruuduks", tavaliselt valemi sümboliga "VN" ja ühikuga Nm3/min.
Standardolek on rõhk P = 101,325 KPa; standardtemperatuur T = 20 ℃; suhteline õhuniiskus on 0%. Seda kasutatakse tavaliselt suruõhutööstuse standardites ja seda nimetatakse "standardseteks töötingimusteks". Sümbol on tavaliselt "V" ja ühik on m3/min.
Tavaliselt on meie õhukompressorite tööstuses kasutatav standardmahu voolukiirus viimane. Mahu voolukiiruse teisendust kahes olekus saab arvutada järgmise valemi abil:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Valem (7)
Kruvikompressori peamasina puhul, samadel muudel tingimustel, mida suurem on rootori keskpunkti kaugus, seda suurem on selle mahuvoolukiirus; mida suurem on peamasina pöörlemiskiirus, seda suurem on selle mahuvoolukiirus.
V mahuline voolukiirus = qv peamasina survemaht × n pea pöörlemiskiirus Valem (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Valem (9)
Kus Z1 – isasrootori hammaste arv; n – isasrootori kiirus; λ – rootori külgsuhe; D – isasrootori välisläbimõõt.
Seetõttu vähendame majanduse huvides tavaliselt peamootorite tüüpe ja saame õhukompressori heitgaaside mahtu reguleerida, määrates peamootori pöörlemiskiiruse vastavalt turu nõudlusele.
Kruvikompressori peamasina kiirus ei saa aga olla lõpmatult kõrge, tavaliselt jääb see vahemikku 800–10 000 p/min. Seetõttu arendab kruvikompressori peamasina tootja erineva mahuvooluvahemikuga peamasinaid, et rahuldada kruvikompressori vooluvajadusi.
Kruvikompressori õhuotsa erivõimsus ja arvutus
Mahtvoolu poolt tarbitav võlli võimsus ajaühikus õhukompressori õhuosa töötamise ajal. Erivõimsuse ühik on: kW/(m3/min).
Arvutusvalem on järgmine:
SER kompressori ots = Pd kompressori ots/qv Valem (10)
Pd kompressori ots – kompressori ots võlli võimsus;
qv – õhu otsa mahuvool ajaühiku kohta
Selle erivõimsuse väärtus on:
SER õhuots = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Mida väiksem on kruvikompressori õhuotsa erivõimsus, seda väiksem on selle energiatarve ja seda parem on õhuotsa jõudlus. Pideva voolu korral, mida suurem on väljundrõhk, seda suurem on õhuotsa võlli võimsus ja seega ka selle erivõimsus.
Igal kruvikompressoril on optimaalne erivõimsus, mis on seotud peamasina kiirusega. Kui peamasina kiirus on liiga madal, suureneb leke, gaasi maht väheneb ja erivõimsuse väärtus suureneb; kui peamasina kiirus on liiga kõrge, suureneb hõõrdumine, suureneb võlli võimsus ja erivõimsuse väärtus suureneb. Kuid peab olema optimaalne kiirus, mis muudab erivõimsuse väärtuse madalaimaks. Seetõttu ei ole tingimata õige öelda, et mida suurem on peamasin, seda energiasäästlikum see on.
Kruvikompressorite ja muudetava sagedusega kompressorite projekteerimisel peame tagama kvaliteedi, võttes samal ajal arvesse ka peamasina ökonoomsust, standardiseerimist ja modulaarsust. Seetõttu kasutame erineva rõhu ja vooluhulgaga kruvikompressorite projekteerimiseks ja arendamiseks peamasina spetsiifilist võimsusväärtuskõverat.
Postituse aeg: 17. juuli 2024
