SPRĘŻARKI

Sprężarkami nazywamy maszyny służące do sprężania i przemieszczania gazów. Zależnie od sposobu sprężania gazu rozróżnia się sprężarki wyporowe (tłokowe) i przepływowe (wirnikowe).

Podział sprężarek:

1. w zależności od ciśnienia ssania:

• stopień sprężenia < 1 – pompy powietrzne (zasysają czynnik o ciśnieniu mniejszym niż atmosferyczne),

• stopień sprężenia > 1 – wentylatory (0,1Mpa),

• stopień sprężenia > 3 – dmuchawy.

1. w zależności od ciśnienia wytłaczania:

• niskiego ciśnienia,

• średniego ciśnienia – do 10MPa,

• wysokiego ciśnienia – powyżej 10 MPa.

1. w zależności na wydajność:

• małe do 10 m³/min,

• średnie do 50 m³/min,

• duże powyżej 50 m³/min

Równanie stanu pV = R_mT

MASZYNY WYPOROWE

Schemat i wykres pracy jednostopniowej sprężarki doskonałej

W sprężarce doskonałej nie ma tarcia, tłok porusza się niezmiernie wolno i w swoim martwym lewym położeniu dochodzi aż do dna głowicy cylindra. Gdy począwszy od tego położenia tłok porusza się w prawo, ciśnienie gazu w przewodzie ssawnym otwiera zawór dolotowy i gaz o ciśnieniu p₁ wchodzi do cylindra. Następuje ssanie, przedstawione na wykresie pracy linią 0-1. Gdy tłok osiągnie prawe skrajne położenie, następuje ruch powrotny, otwór dolotowy zamyka się i zassany gaz ulega sprężaniu, które jest przemiana izotermiczną, przedstawioną na wykresie izotermą 1-2. Po sprężeniu gazu do ciśnienia p₂ otwiera się zawór wylotowy i pod czas dalszego powrotnego ruchu tłoka gaz ulega wytłaczaniu przy stałym ciśnieniu p₂ do zbiornika sprężonego gazu. Można to na wykresie zobrazować linią 2-3. Po wytłoczeniu gazu następuje momentalny spadek ciśnienia w cylindrze – linia 3-0. Jeżeli tłok porusza się bardzo szybko, a cylindra nie chłodzi się, linia sprężania nie jest izotermą, lecz adiabatą 1-2. W sprężarkach rzeczywistych sprężanie gazu odbywa się politropowo 1-2”

Sprężanie adiabatyczne – linia 1-2’

Praca i moc sprężarki

Praca sprężania izotermicznego:

Moc użyteczna:

Wykres indykatorowy jednostopniowej sprężarki rzeczywistej

V₀ oznacza tu przestrzeń szkodliwą, V_s objętość skokową cylindra. Linia 3-0 jest politropą powrotnego rozprężania gazu zawartego w przestrzeni szkodliwej, a V’ oznacza stratę objętości zassanej wywołaną tym rozprężeniem. Wskutek oporów przepływu gazu i otwarcia zaworów linie 0-1 i 2-3 w sprężarce rzeczywistej różnią się także od odpowiednich linii w sprężarce doskonałej.

Sprężarki wielostopniowe

Sprężanie wielostopniowe daje wiele korzyści:

• zmniejsza zużycie mocy potrzebnej do sprężania,

• wpływa na obniżenie końcowej temperatury sprężania,

• powoduje zmniejszenie siły tłokowej.

Sprężanie dwustopniowe:

1. teoretyczny proces sprężania w układzie p, V

2. teoretyczny proces sprężania w układzie T, s

3. schemat sprężarki dwustopniowej,

4. wpływ przestrzeni szkodliwej.

Sprężarki rotacyjne

1. sprężarki krzywkowe – używane są jako dmuchawy. Pracują na tej samej zasadzie co pompy zębate do cieczy: w kadłubie sprężarki obracają się w przeciwnych kierunkach dwa tłoki krzywkowe jednakowego kształtu, napędzane z zewnątrz parą czołowych kół zębatych. Kształt tłoków i kadłuba jest tak dobrany, że podczas obrotu tłoki pozostają w stałym styku (z luzem ok. 0,1 mm), co powoduje odcięcie przestrzeni dolotowej od wylotowej. Wydajność sprężarek krzywkowych dochodzi do 3000 m³/h, spręż do 1,6, prędkość obrotowa wynosi 300÷9600 obr/min, współczynnik wydajności ok. 0,8.

2. sprężarka śrubowa systemu Lysholma, stosowana często w turbinach spalinowych, jak również w chłodnictwie. Sprężarka składa się z dwóch współpracujących ze sobą wrzecion, obracających się w przeciwnych kierunkach. Wrzeciono napędzające ma dwa do czterech zwojów śrubowych o zarysie wypukłym, a napędzane dwa do sześciu zwojów o zarysie wklęsłym. Zazębienie wrzecion – cykloidalne, sprężanie – ciągłe. Wydajność do 18000 m³/h, spręż do 3,5, prędkość obrotowa 960÷9600 obr/min, współczynnik wydajności 0,7÷0,9.

1. sprężarka łopatkowa – komora sprężania ma kształt sierpowy, a łopatki tworzą zamknięte kanały międzyłopatkowe o zmiennej objętości, która początkowo wzrasta co powoduje dolot gazu, a następnie maleje, co wywołuje sprężenie i wylot gazu. Wydajność dochodzi 7000 m³/h, ciśnienie tłoczenia do 0,5 Mpa (jednostopniowa) i 1,6 Mpa (dwustopniowa). Prędkość obrotowa wynosi 360÷1500 obr/min, liczba łopatek 2÷30.