Охлаждение. Ступенчатое сжатие
Давления, которые требуются создать компрессорам, могут быть весьма большими (для поршневых – до 1000 ата).
♦ Получить большое давление в одной ступени компрессора невозможно (у поршневых – по причине создание большой t°ры в конце сжатия (т.к. невозможно создать конструкцию цилиндра с интенсивным отводом тепла); у ЦБ и осевых – необходимость слишком большие скорости лопастей, величины которых ограничены прочностью материала).
Поэтому используется ступенчатое сжатие:
 |
1 – рубашка
охлаждения
2 – промежуточные
охладители
3 – концевой
охладитель
♦ У ЦБ компрессоров промежуточные охладители располагаются после нескольких ступеней, т.е. после группы ступеней, при этом внутреннего охлаждения (рубашек охлаждения) как правило, нет.
♦ Иногда применяют охлаждение впрыском воды в поток газа перед I ступенью компрессора. При этом происходит увлажнение газа, а выделившаяся теплота идет на испарение влаги и t° не растет. Внутреннее охлаждение позволяет улучшить условия смазки поршневых компрессоров, но не позволяет значительно снизить температуру.
В качестве выносных охладителей применяются кожухотрубчатые водо-воздушные теплообменники, иногда АВО. : = вентилятор + трубы с оребрением.
Работа сжатия в 1- ступенчатом Работа сжатия в 1- ступенчатом
процессе сжатия: = процессе: =
Площадь 5-1-2-3-4 Площадь 1-2-3-4
в 2-ступенчатом: = в 2 - ступенчатом: =
Площадь 5-1-2'-1'-2''-3-4 Площадь 1-2'-1'-2''-3-4
Выигрыш (экономия) – заштрихованная область.
Минимальная работа сжатия достигается при изотермическом процессе (точнее, при процессе, близком к изотермическому) 
Z↑ → L↓ (Z – число ступеней сжатия). При увеличении числа ступеней сжатия процесс приближается к изотермическому, но стоимость установки при этом увеличивается.
Поэтому на практике Z определяют из условий:
1. Для поршневых компрессоров температура в конце процесса сжатия не должна превышать температуру вспышки паров масла Т2' .
В диаграмме S-T проводят горизонталь Т2' и изобара, проходящая через точку пересечения политропы сжатия, выходящей из точки 1, с линией Т2' = const является конечным давлением ступени.
 |
2. Центробежные и осевые компрессоры.
По условиям прочности материала рабочего колеса определяют максимально допустимую скорость на выходе с него U2, по ее величине рассчитывают давление на выходе из колеса p, а по нему – соответствующую температуру Т2'.
♦ Важный вопрос – распределение работы по ступеням компрессора и вычисление промежуточных давлений.
В теории компрессорных процессов доказывается, что оптимальным является равномерное распределение работы сжатия по ступеням:
для политропного процесса
следовательно, 
отсюда следует: 
, следовательно:
а так как Т2' = Т2'' = … = Т2''' , то поэтому
,
где 
– степень повышения давления в 1 ступени
Очевидно, что
где 
– степень повышения давления в компрессоре, z – число ступеней компрессора. На практике обычно отступают от этого правила: на ступени высокого давления относят несколько меньшие .