A gáz sűrítése egy külső energia felhasználásának folyamata, amely a gáz nyomáspotenciál-energiájának növelésére szolgál. A kompresszor a sűrített gáz létrehozója. Ezért a csavarkompresszor légtömbjének alapvető teljesítménye elválaszthatatlan e négy szemponttól: nyomás, áramlás, teljesítmény és fajlagos teljesítmény.
A csavaros légkompresszor légfejének alapvető teljesítménye – nyomás
A sűrített levegő nyomáshelyzeti energiájának kinyerése a légkompresszorok legalapvetőbb teljesítménye, és a csavarkompresszorok sem kivételek. A csavarkompresszorok fő motorja külső energia felhasználásával növeli a levegő nyomását. Minél nagyobb a nyomás, annál több energia fogyasztódik, és annál nagyobbak a főmotorral szembeni követelmények. A légkompresszorokat általában négy kategóriába soroljuk a kimeneti nyomás szerint:
Alacsony nyomás: 0,2~1,0 MPa
Közepes nyomás: 1,0~10 MPa
Nagy nyomás: 10~100MPa
Ultra nagy nyomás: 100 MPa felett
A csavarkompresszorok kimeneti nyomása általában 0,2–4,0 MPa, ami azt jelenti, hogy teljesítményük, megvalósíthatóságuk és gazdaságosságuk ebben a tartományban jobb. Ezt a kompresszor légoldalának szerkezete és üzemmódja határozza meg, és ez a legnagyobb piaci kereslettel rendelkező nyomásszegmens is.
A légkompresszor által biztosított sűrített levegő nyomását elsősorban a nyomásviszony méri, amely a kimeneti nyomás (Pd) és a szívónyomás (Ps) aránya. Minél nagyobb az arány, annál nagyobb a kimeneti nyomás.
ε=Pd/Ps képlet (6)
A csavarkompresszor fő motorjánál megkülönböztetünk belső nyomásviszonyt és külső nyomásviszonyt.
Belső nyomásviszony: a főmotor fogközi térfogatában lévő nyomás és a szívónyomás aránya, amelyet a szívó- és kipufogónyílások helyzete és alakja határoz meg;
Külső nyomásviszony: a kipufogócsőben uralkodó nyomás és a szívónyomás aránya. A működési körülményekhez vagy a folyamatáramláshoz szükséges szívó- és kipufogónyomás.
Amikor a belső nyomásviszony ≠ a külső nyomásviszony, a főmotor több energiát fogyaszt; amikor a belső nyomásviszony = a külső nyomásviszony, a főmotor a legjobb állapotban van.
A csavaros légkompresszor főmotorjánál, ha a főmotor, a környezeti hőmérséklet, a szívónyomás, a főmotor fordulatszáma és egyéb tényezők azonosak, minél nagyobb a kimeneti nyomás, annál nagyobb az energiafogyasztás.
A csavaros légkompresszor légfejének alapvető teljesítménye – áramlás
Az áramlás általában tömegáramból és térfogatáramból tevődik össze. A légkompresszor-rendszerek ipari előírásaiban és szabványaiban általában a térfogatáramot használjuk áramlásmérési módszerként, amelyet hazánkban kipufogógáz-térfogatnak vagy névleges áramlásnak is neveznek: a szükséges kipufogógáz-nyomás alatt a légkompresszor által időegység alatt kibocsátott gáz térfogatát átszámítják a szívóállapotra, azaz az első fokozatú szívócső szívónyomásának térfogatértékére, valamint a szívóhőmérsékletre és páratartalomra. A mértékegység m3/perc. A térfogatáramot tényleges térfogatáramra és standard térfogatáramra osztják.
A minták, a kiválasztások és a gép adattáblái általában standard térfogatáramot használnak. Az iparágtól, a régiótól és a felhasználástól függően a sűrített levegős piacon a standard térfogatáramnak két definíciója van a standard állapot (hőmérséklet, nyomás és alkatrészek) közötti különbségek alapján:
A standard állapot P = 101,325 KPa nyomás, T = 0 °C hőmérséklet és relatív páratartalom 0%. Gyakran előfordul ipari gázokban, vegyiparban vagy ajánlattételi dokumentációkban, „standard négyzetnek” nevezik, általában „VN” képlettel és Nm3/perc mértékegységgel.
A standard állapot P = 101,325 KPa nyomás; T = 20 ℃ standard hőmérséklet; 0% relatív páratartalom. Általában a sűrített levegős ipar szabványaiban használják, és „standard üzemi feltételeknek” nevezik. A szimbólum általában „V”, a mértékegység pedig m3/perc.
A légkompresszor-iparban általában az utóbbit használják standard térfogatáramként. A két állapot közötti térfogatáram-átváltás a következő képlettel számítható ki:
V(m3/perc)=1,0732VN(Nm3/perc) képlet (7)
A csavarkompresszor főmotorjánál, azonos egyéb feltételek mellett, minél nagyobb a rotor középtávolsága, annál nagyobb a térfogatáram; minél nagyobb a főmotor fordulatszáma, annál nagyobb a térfogatáram.
V térfogatáram = qv főmotor sűrítési térfogata × n fejfordulatszám (8) képlet
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 (9) képlet
Ahol Z1 – a külső rotor fogainak száma; n – a külső rotor sebessége; λ – a rotor oldalviszonya; D – a külső rotor külső átmérője.
Ezért a gazdaságosság kedvéért általában csökkentjük a főmotorok típusait, és a légkompresszor kipufogógáz-mennyiségét a főmotor fordulatszámának meghatározásával tudjuk beállítani a piaci igények kielégítése érdekében.
A csavarkompresszor főmotorjának fordulatszáma azonban nem lehet végtelenül magas, általában 800 és 10 000 fordulat/perc között van. Ezért a csavarkompresszor főmotorjának gyártója különböző térfogatáram-tartományú főmotorokat fejleszt, hogy megfeleljen a csavarkompresszor áramlási követelményeinek.
Csavaros légkompresszor légfejének fajlagos teljesítménye és számítása
A térfogatáram által egységnyi idő alatt felvett tengelyteljesítmény, amikor a légkompresszor sűrítőeleme működik. A fajlagos teljesítmény mértékegysége: kW/(m3/perc).
A számítási képlet a következő:
SER sűrítőfej = Pd sűrítőfej/qv (10) képlet
Pd sűrítőfej – sűrítőfej tengelyteljesítménye;
qv – levegővégi térfogatáram egységnyi idő alatt
A fajlagos teljesítményértéke:
SER levegővég = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/perc))
Minél kisebb a csavarkompresszor légfejének fajlagos teljesítménye, annál alacsonyabb az energiafogyasztása és annál jobb a légfej teljesítménye. Állandó áramlás mellett minél nagyobb a kimeneti nyomás, annál nagyobb a légfej tengelyteljesítménye, tehát annál nagyobb a fajlagos teljesítménye.
Minden csavarkompresszornak van egy optimális fajlagos teljesítményértéke, amely összefügg a főmotor fordulatszámával. Ha a főmotor fordulatszáma túl alacsony, a szivárgás megnő, a gáztérfogat csökken, és a fajlagos teljesítményérték magasabb lesz; ha a főmotor fordulatszáma túl magas, a súrlódás megnő, a tengelyteljesítmény megnő, és a fajlagos teljesítményérték magasabb lesz. De kell lennie egy optimális sebességnek, amely a fajlagos teljesítményértéket a lehető legalacsonyabbá teszi. Ezért nem feltétlenül helyes azt állítani, hogy minél nagyobb a főmotor, annál energiatakarékosabb.
Csavarkompresszorok és változtatható frekvenciájú kompresszorok tervezésekor a minőség biztosítása mellett figyelembe kell vennünk a főmotor gazdaságosságát, szabványosítását és modularitását is. Ezért a főmotor-specifikus teljesítményérték-görbét fogjuk használni a különböző nyomású és áramlású csavarkompresszorok tervezéséhez és fejlesztéséhez.
Közzététel ideje: 2024. július 17.
