Відцентрові машини

Принцип дії й теорія відцентрових машин для стиснення і переміщення газів аналогічні принципу дії й теорії відцентрових насосів.

Вентилятори. Відцентрові вентилятори умовно діляться на: вентилятори низького тиску (р < 10³ н/м²), середнього тиску (р = 10³ - 3× 10³ н/м²) і високого тиску (р = 3× 10³ — 10⁴ н/м²).

У спіралеподібному корпусі 1 вентилятора (рис.5) обертається робоче колесо (барабан) 2з більшою кількістю лопаток. Відношення ширини лопатки до її довжини залежить від тиску, що розвивається, і є найменшим для вентиляторів високого тиску. Газ надходить по осі вентилятора через патрубок 3і виділяється з корпуса через нагнітальний патрубок 4.

Рис. 5. Схема вентилятора низького тиску:

1- корпус; 2- робоче колесо; 3-всмоктувальний патрубок; 4-нагнітальний патрубок.

Лопатки вентиляторів звичайно виконують загнутими вперед (кут > 90°, див. рис.3.4), або загнутими назад ( < 90)° за напрямом обертання колеса. Біля лопаток, загнутих уперед, заданий напір одержують при меншій окружній швидкості колеса, відповідно - при меншому його діаметрі, ніж біля лопаток загнутих назад; однак гідравлічний опір останніх нижчий. Робочі колеса вентиляторів низького й середнього тиску, що володіють більшою продуктивністю, мають відносно більшу ширину. Для того щоб забезпечити міцність і твердість широких колес, окружну швидкість їх необхідно обмежити (не більше 30-50 м/сек). Тому робочі колеса таких вентиляторів виготовляють із лопатками, загнутими вперед = (120-150°), незважаючи на зниження гідравлічного ккд h _г вентилятора.

У вентиляторів високого тиску, що володіють меншою продуктивністю, ширина колес відносно невелика. Тому їхні лопатки звичайно загнуті -назад.

Характеристики відцентрових вентиляторів, як й інших відцентрових машин для переміщення й стиснення газів, подібні до характеристик відцентрових насосів (див. рис. 3.6).

Робочий режим встановлюється за точкою перетину характеристики відцентрового вентилятора з характеристикою мережі (див. рис. 3.8).

Турбогазодувки. У корпусі 1 турбогазодувки (рис.6) обертається робоче колесо 2з лопатками, подібними до лопаток відцентрового насоса. Колесо звичайно поміщають усередині напрямного апарата 3, у якому відбувається перетворення кінетичної енергії газу в потенційну енергію тиску. Напрямний апарат являє собою два кільцевих диски, з'єднаних між собою лопатками з нахилом, протилежним нахилу лопаток робочого колеса. Газ надходить у турбогазодувку через патрубок 4і виходить із нагнітального патрубка 5.

Одноступінчасті турбогазодувки мають на валу одне робоче колесо. Якщо на валу турбогазодувки встановлені кілька колес, то такі турбогазодувки називаються багатоступінчатими.

Рис. 6. Схема турбогазодувки:

1-корпус; 2-робоче колесо; 3-напрямний апарат; 4-всмоктувальний патрубок;

5-нагнітальный патрубок.

Багатоступінчата турбогазодувка (рис. 7) має в корпусі 1 декілька (як правило 3-4) робочих колеса 2. Газ, пройшовши через перше колесо, надходить у направляючий апарат 3і зворотний канал 4, по якому підводить до наступного колеса. Зворотний канал 4обладнаний нерухомими напрямними ребрами, за допомогою яких газу надається заданий напрямок і швидкість.

Діаметри робочих колес багатоступінчатої турбогазодувки постійні, але ширину їх відповідно до зміни обсягу газу під час стиснення зменшують у напрямку від першого колеса до останнього. Таким чином досягається можливість стиснення газу в кожному наступному щаблі без зміни швидкості обертання й форми лопаток робочих колес,

Рис. 7. Схема багатоступінчатої турбогазодувки:

1-корпус; 2-робоче колесо; 3-напрямний апарат; 4-зворотний канал.

Ступінь стиснення в турбогазодувках не перевищує 3-3, 5, тому газ у турбогазодувках не охолоджують.

Турбокомпресори. Для одержання більше високих ступенів стиснення, ніж у турбогазодувках, застосовують турбокомпресори, за конструкцією аналогічні багатоступінчатим турбогазодувкам. Однак для підвищення тиску нагнітання втурбокомпресорах, навідміну від турбогазодувок, збільшують число робочих колес і змінюють їх розміри (у тому числі йдіаметр) або збільшують швидкість обертання колес. Окружні швидкості робочих колес турбокомпресорів досягають 240-270 м/сек і більше залежно від міцності матеріалу колес, а тиск нагнітання - (2, 5-3, 0) 10⁶ н/м² (25-30 ат).

У турбокомпресорах по мірі переходу дощаблів більше високого тиску зменшується не тільки ширина, але й діаметр робочих колес, однак пристрій для перетворення кінетичної енергії газу у потенційну енергію тиску (напрямний апарат) і пристрій для підведення газу до наступного щабля стиснення (зворотний канал) принципово не відрізняються від застосовуваних у турбогазодувках.

Робочі колеса турбокомпресорів часто секціонують, розміщаючи їх у двох або трьох корпусах. У зв'язку зі значним ступенем стискання газу в турбокомпресорах і відповідному збільшенні температури газу виникає необхідність в охолодженні стисненогогозу, що здійснюють чи шляхом подачі води в спеціальні канали усередині корпуса, чи у виносних проміжних холодильниках. Охолодження газу в холодильниках, встановлених між групами не охолоджуваних колес, більш ефективне й полегшує очищення поверхні теплообмінника.