Розрахунок роторно-лопатевого компресора (РЛК)

Дійсна продуктивність ротаційного компресора з ковзними пластинами визначається вираженням

V=2 L e n λ (π D - δ z) м³ / с (1)

де L - довжина ротора, м;

е - ексцентриситет, м;

n – частота обертання ротора компресора, с^-1;

ë - коефіцієнт подачі компресора;

D - внутрішній діаметр корпуса компресора, м;

ä - товщина пластини;

z - число пластин.

Всі величини, що входять у формулу 1 і визначають конструктивні розміри компресора не відомі (крім об'ємної продуктивності), тому при розрахунку компресора задаються наступними конструктивними співвідношеннями розмірів основних деталей

● Відношенням діаметра ротора до внутрішнього діаметра корпуса:

.

● Відношенням ексцентриситету до радіуса корпуса

● Відношенням довжини ротора до внутрішнього діаметра корпуса

● Товщиною пластин ä = 1-3 мм і числом пластин z = 10-30.

● Коефіцієнт подачі визначається по формулі

, (2)

тут á = 0, 05 для машин великої продуктивності.

Підставляючи знайдені величини у формулу 2 одержуємо квадратне рівняння, вирішуючи яке відносно D будемо мати дві відповіді, один із яких відкидаємо, як негативну величину.

Знаючи діаметр циліндра визначаємо всі інші розміри компресора.

Кут стиску, що визначає розташування усмоктувальних і нагнітального патрубків на корпусі компресора знаходимо по формулі

,

де n_c – показник політропи стиску, для ротаційних компресорів з ковзними пластинами n_с більше показника адіабати, тобто n_с > ê. Для повітряних компресорів рекомендують приймати n_с = 1, 5 – 1, 6.

Ефективна потужність компресора приблизно може бути визначена як: ,

де N_из – потужність компресора при ізотермічному процесі стиску, рівна , η _з.п - повний ізотермічний к.п.д., визначається експериментальним шляхом і перебуває в межах 0, 47 ÷ 0, 65 залежно від продуктивності компресора і його ступеня стиску, зі збільшенням розмірів машини ізотермічний к.п.д. росте, а зі зростанням ступеня стиску - зменшується.

Якщо тиск у нагнітальному патрубку вище або нижче тиску Р₂, на яке сконструйований компресор, мощность споживана компресором трохи зросте. Однак навіть при значній відмінності тиску в осередку від тиску в нагнітальному патрубку втрати енергії не перевищують втрати в клапанах компресорів зі зворотно-поступальним рухом поршня. Більший вплив на продуктивність і величини сил у компресорі робить зміна тиску усмоктування, що виникає при пуску холодильного пластинчастого компресора, якщо машина не постачена нагнітальними клапанами, що з'єднують порожнина циліндра з нагнітальним простором.

Електрична потужність компресора більше ефективної на 10÷ 15%, тобто N_э = (1, 1÷ 1, 15) N_е.

5.1. Зразок розв'язання завдань.

Визначити основні розміри й потужність на валу ротаційного повітряного компресора з ковзними пластинами й обмежувальними кільцями за наступним даними: тиск на усмоктувальній лінії Р₁= 0, 1 МПа, (100 кПа), тиск нагнітання Р₂= 0, 5 МПа, (500 кПа), продуктивність компресора за умови усмоктування V₁= 1, 0 м³/ с , максимальна швидкість обертання кінця пластини с_max= 15 м /с^.

Розв'язання.

1). Приймаємо наступні розмірні співвідношення:

z =10; δ =0, 003 м;

2). Визначаємо коефіцієнт подачі по формулі

,

3). Виражаємо ексцентриситет через діаметр циліндра

4). Частоту обертання вала компресора виражаємо через діаметр циліндра компресора по максимальній швидкості кінця пластини

С_max = 2π n (R+е) с^-1; звідки

5). Підставляючи знайдені значення у формулу (1) одержимо:

1, 0 = 2·0, 0575D·1, 8D·4.284/D·0, 75(π D – 0, 003·10).

2, 088D² – 0, 01998D -1=0

Вирішуючи квадратне рівняння відносно D, будемо мати дві відповіді, один з них відкидаємо, як негативну величину. Приймаємо D=0, 67 м.

Знаючи діаметр циліндра компресора, можна визначити всі інші розміри й частоту обертання ротора компресора.

● Діаметр ротора d=0, 885·0, 67 ≈ 0, 59 м.

● Довжина циліндра й ротора L = 1, 8·0, 67 = 1, 2м.

● Ексцентриситет е = 0, 0575 0, 67 ≈ 0, 0385 м.

● Частота обертання ротора n = 4, 284׃ 0, 67 = 6, 4c^-1.

6). Визначаємо кут стиску з вираження

; α =108⁰

7).Ізотермічна потужність компресора

8).Потужність на валу компресора

N_е = N_из/η _{з. п} 160, 9/0, 65 = 247, 5 кВт

5.2. Задачі для самостійного розв'язання