Розрахунок мембранниогокомпресору

Дійсна продуктивність мембранного компресора визначається вираженням

V = V _h n λ м³/с

де V _h – робітник обсяг газової порожнини компресора, м³;

n – частота обертання вала гідроциліндра, с^-1, що перебуває в

межах від 4, 16 до 8, 33 с^-1;

λ - коефіцієнт подачі компресора.

Коефіцієнт подачі компресора визначається по формулі

λ = λ _с· λ _др · λ _w

де λ _с – об'ємний коефіцієнт подачі, що враховує втрату продуктивності через наявність мёрвого обсягу,

,

Де с- відносна величина мертвого обсягу лежить у межах

1-го 2-х відсотків;

m _p - показник політропи розширення газу з мертвого обсягу с достатнім ступенем точності може бути прийнятий рівним 1, 05-1, 1.

λ _др – коефіцієнт, що враховує втрату продуктивності через наявність депресії при усмоктуванні,

λ _др = 1-1-β ₁,

де β ₁ – відносна втрата тиску при усмоктуванні, рівна для першого щабля 0, 05÷ 0, 1, для наступних щаблів β _і = 0, 8^і β ₁;

λ _{w -}коефіцієнт, що враховує втрату продуктивності через шкідливий теплообмін при усмоктуванні,

λ _w ≈ 0, 95 - 0, 98.

Робочий обсяг газової порожнини компресора дорівнює

V _h = 1/3 π (f _мах + f ') r₁²

де f _мах - стріла максимального прогину в центрі мембрани;

f ' - прогин мембрани убік опорної плити, f ' = (0, 7÷ 0, 8) f _мах ;

r_{1 -} радіус защемлення мембрани.

Припустимий прогин мембрани f _мах / r₁ ≈ 0, 025.

Профіль поверхні плит, що становлять мембранну камеру, щоб уникнути крутих перегинів мембрани по контурі й у центрі виконують по кривій, заданої рівнянням

f = f _мах (1 – r²/ r₁² )²

де f - стріла прогину на змінному радіусі r.

Необхідний робочий обсяг гідравлічного циліндра V_{h гидр.} більше робочого обсягу газової порожнини компресора на обсяг масла V_м , що надходить від живильні (компенсаційного) насоса, тому що його подача осуществляетсяпри ході усмоктування. Отже,

V_{h гідр.} = V _h + V_м.

Товщину мембран звичайно приймають у межах 0, 3 - 0, 5мм; виготовляють мембрани зі сталі 1Х18Н9Т.

Індикаторна потужність компресора Nі визначається по формулі

_,

де показник політропи процесу стиску n _c ≈ m_p ≈ 1, 05 - 1, 1.

Ефективна потужність компресора N_е = N _і/η _мех,

де η _мех = 0, 85 ÷ 0, 92.

Електрична потужність компресора приймається на 25 -50 % більше ефективній потужності, тобто

N_э = (1, 25 ÷ 1, 5) N_е.

7.1. Зразок розв'язання завдань.

Визначити основні розміри й потужність на валу одноступінчастого повітряного мембранного компресора з гідроприводом за наступним даними: об'ємна продуктивність компресора за умови на усмоктуванні V₁₌ 20 м³/година, тиск усмоктування Р₁= 0, 1 МПа, тиск нагнітання Р₂= 1 МПа.

Розв'язання.

1). Приймаємо частоту обертання вала компресора n=8, 33 с^-1.

2).Визначаємо об'ємний коефіцієнт подачі компресора λ _с, для чого задаємося відносною величиною мертвого обсягу С= 2%, показником політропи процесу розширення газу з мертвого обсягу m _р=1, 1

,

3).Приймаємо відносну втрату тиску при усмоктуванні β ₁= 0, 05, тоді

λ _др= 1-0, 05=0, 95;

4).Задаємося λ _w = 0, 97

Визначаємо коефіцієнт подачі компресора

λ = 0, 858·0, 95·0, 97 = 0, 79

5). Робочий обсяг газової порожнини компресора

V_h= V₁/n λ =20/3600·8, 33·0, 79=8, 4·10^-4м³

Для визначення стріли максимального прогину в центрі мембрани f _мах приймаємо наступні конструктивні співвідношення:

- прогин мембрани убік опорної плити, f ' = 0, 75 f _мах;

f _мах /r₁=0, 025, звідки r₁= f _мах /0, 025;

Підставляємо прийняті конструктивні співвідношення у формулу для робочого обсягу газової порожнини компресора

звідки f _мах = 6, 38·10^-3 м.

6).Радіус защемлення мембрани

r₁ = 6, 38·10^-3/0, 025=0, 255 м;

7). Прогин мембрани убік опорної плити,

f ' = 0, 75 ·6, 38·10^-3 = 4, 785·10^-3 м.

8). Необхідний робочий обсяг гідравлічного циліндра V_{h гидр.} більше робочого обсягу газової порожнини компресора на обсяг масла, що надходить від компенсаційного насоса V_м , що становить

8÷ 10 % від V _h . Отже,

V_{h гідр.} = V _h + V_м.= 8, 4·10^-4 + 0, 1 ·8, 4·10^-4 = 9, 24 ·10^-4.м ³ .

9). Приймаємо товщину мембран 0, 4 мм, матеріал мембрани - сталь 1Х18Н9Т.

10). Визначаємо індикаторну потужність компресора Nі

_,

11). Ефективна потужність компресора

N_е = N _і/η _мех = 0, 434/0, 88=0, 493 кВт,

де η _мех = 0, 88.

12). Електрична потужність компресора приймається на 30 % більше ефективній потужності, тобто

N_э =1, 3·0, 493 = 0, 641 кВт..

7.2. Задачі для самостійного розв'язання