Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Як вакуум-насос може бути використаний будь-який компресор. У хімічній промисловості застосовують також струминні компресори і вакуум-насоси, за конструкцією подібні до струминних насосів для рідин. Вентилятори і газодувки великої продуктивності, що створюють розрідження, називають ексгаустерами. Для утворення глибокого вакууму застосовують поршневі і ротаційні вакуум-насоси, які за принципом дії не відрізняються від компресорів.
Термодинамічні основи процесів стиснення газів. Стиснення реального газу супроводиться зміною його об'єму, тиску і температури. Співвідношення між цими параметрами при тисках не більш як 10е Н/м (близько 10 ат) характеризується рівнянням стану ідеальних газів pV = RT. При тисках, більших за 10е Н/м (р>10 ат), треба користуватись рівнянням Ван дер Ваальса або іншими, які більш точно описують залежність між тиском, об'ємом і температурою газу при високих тисках.
Рівняння Ван дер Ваальса має вигляд:
де р — тиск газу, Н/м2; v — питомий об'єм газу, м3/кг; R — газова стала, Дж/(кг • К); T — температура, К; а і b — величини, сталі для даного газу. Якщо немає відповідних даних, сталі а і b визначають за критичними параметрами газу Ткр і ркр
(92)
27^2T"2
кр
RT1
кр
а =
Ь =
8P1
(93)
Проте для практичних розрахунків краще користуватись термодинамічною діаграмою «температура—ентропія», або T—S-діаграмою, яка будується на основі дослідних даних. Знаючи остаточний тиск рг, можна визначити питому роботу стиснення U3, яка для ізотермічного стиснення дорівнює:
'із = Pi V1I-Ss.. т
Pi
Теоретична потужність Nr (Вт), що витрачається на стиснення газу компресором, визначається множенням продуктивності компресора Vp (кг/с) на питому роботу стиснення І (Дж/кг), що обчислюється за рівнянням (94)
NT = Vpl, (95)
де V — об'ємна продуктивність компресора, м3/с; р — густина газу, кг/м3.
Типи компресорів. Поршневі компресори поділяються за числом всмоктувань і нагнітань за один подвійний хід поршня на компресори простої (одинарної) і подвійної дії. За один подвійний хід поршня в компресорі простої дії відбувається одне всмоктування і одне нагнітання, в компресорі подвійної дії — два всмоктування і два нагнітання. Ступінь стиснення — частота компресорної машини, де газ стискується до остаточного або проміжного (перед надходженням на наступну ступінь) тиску.
За числом ступенів поршневі компресори поділяються на одно- і багатоступеневі, які в свою чергу, можуть бути горизонтальними і вертикальними.
Одноступеневий горизонтальний компресор простої дії подібний до поршневого насоса (див. рис. 26) і працює за тим самим принципом.
В одноступеневому компресорі цодвійноїі^ії^газ у циліндрі по черзі стискується з обох боків поршня. За один подвійний хід поршня двічі відбувається всмоктування і двічі нагнітання. Такий компресор при однакових розмірах з компресором одинарної дії має вдвоє більшу продуктивність.
Підвищення продуктивності досягається також у багатоциліндрових компресорах одинарної (простої) та подвійної дії.
Вертикальні компресори мають багато переваг перед горизонтальними. Вони більш швидкохідні, продуктивніші, займають меншу площу, поршні та інші деталі в них спрацьовуються менше. Для зменшення нерівномірності і пом'якшення подачі гази після стиснення в поршневих компресорах надходять у збірники (ресівери), де вони одночасно очищаються від мастила і вологи. «Для утворення високих тисків застосовують багатоступеневе стисненнягазу, яке здійснюють у багатоступеневих компресорах. У них газ проходить послідовно ряд ступенів, поступово стискуючись до кінцевого тиску. Об'єм циліндрів поступово зменшують від першого до останнього ступеня.
Ротаційні компресори і газодувки. Пластинчастий компресор (рис. 29) має корпус 1, в якому обертається ротор 2, розміщений
9»
ексцентрично відносно корпуса. Пластини З вільно переміщуються в пазах ротора і під час його обертання викидаються з пазів відцентровою силою. Ця сама сила щільно притискує пластини до внутрішньої поверхні корпуса. Отже, серпоподібний робочий простір між ротором і корпусом поділяється на дві неоднакових за об'ємом камери. Від положення А до положення В газ всмоктується поміж пластин і стискається після положення В. Коли камера досягне положення С, газ нагнітається і надходить у трубопровід. У точці А знову починається всмоктування газу і цикл повторюється.
Принцип роботи водокільцевих компресорів і ротаційних газодувок подібний до роботи пластинчастих компресорів.
Відцентрові машини. Принцип дії і теорія відцентрових машин для стиснення і переміщення газів аналогічні принципу дії і теорії відцентрових насосів.
Відцентрові вентилятори умовно поділяються на вентилятори низького (р < 103 Н/м2), середнього (р= 103 — 3 ¦ 103 Н/м2) і високого тиску (р = 3 • 103 — 104 Н/м2).
У спіралеподібному корпусі / вентилятора (рис. ЗО) обертається робоче колесо 2 з великою кількістю лопатей. Відношення ширини лопаті до її довжини залежить від тиску, який розвивається вентилятором, і буде найменшим для вентиляторів високого тиску. Газ надходить по осі вентилятора через патрубок 3 і видаляється з корпуса через нагнітальний патрубок 4. Робочі колеса вентиляторів низького і середнього тиску мають велику продуктивність, ширина їх значна і лопаті загнуті вперед. У вентиляторів високого тиску ширина колес відносно невелика і лопаті загнуті назад.
