Виды компрессора: Компрессор — Википедия – Компрессоры. Виды, характеристики компрессоров

Виды компрессоров, классификация компрессоров

Что такое Компрессор это специальный агрегат, предназначенный для сжатия воздуха/газа и его последующей подачи на различные пневматические инструменты и приборы другого назначения. Компрессорная техника применяется весьма широко во многих областях – в строительной и промышленно-производственной сфере, в медицине и др. 
Все компрессорное оборудование классифицируется в зависимости от типа конструкции, мощности/производительности и функциональности; а также – по типу рабочей среды, уровню давления и по критерию эксплуатации при соответствующих условиях внешней среды.

Классификация компрессоров по типу рабочей среды

1. Обычные воздушные компрессоры. Этот вид является самым распространенным. Данные агрегаты применяют для сжатия воздуха, который полается на пневмоинструмент, предназначенный для проведения целого ряда строительных работ. Оснащается воздушными компрессорами и медицинское оборудование.

2. Газовые компрессоры. Их назначение – это сжатие разных газов и газовых смесей. Наибольшей востребованностью пользуется компрессорное оборудование для сжатия водорода и кислорода.

3. Циркуляционные компрессоры обеспечивают циркуляцию воздуха/газа в непрерывном режиме по замкнутому рабочему контуру.

4. Специальные компрессорные установки многослужебного типа применяются для сжатия сразу нескольких видов газов одновременно.

5. Специальные многоцелевые компрессоры предназначены для сжатия газов по попеременной схеме.

Классификация компрессоров в зависимости от особенностей конструкции

1. Мембранные компрессоры. Они работают практически по такому же принципу, что и стандартные поршневые агрегаты. Только в качестве рабочего элемента, который отвечает за нагнетание воздуха, здесь выступает специальная поршневая мембрана, рассчитанная на функционирование при многократном цикле возвратно-поступательных движений. Нагнетание воздуха происходит в результате колебания мембраны. Для повышения рабочего ресурса и прочности данной детали ее изготавливают «в несколько слоев». По характеристикам производительности компрессоры мембранного типа уступают поршневым моделям, зато позволяют получать на выходе более качественный воздух/газ – без присутствия посторонних примесей.

2. Поршневые компрессоры известны каждому. Их изобрели раньше других модификаций. До сих пор данная разновидность компрессорных установок остается самой востребованной. Все поршневые модели компрессоров оснащены моторами внутреннего сгорания со стандартной для таких двигателей поршневой группой. Воздух сжимается рабочей поверхностью поршня. На современном рынке поршневое компрессорное оборудование представлено в широком ассортименте – по мощности, производительности, количеству цилиндров, габаритным размерам и др. Наиболее доступны по цене модификации средней и малой мощности, укомплектованные одним цилиндром.

3. Роторно-винтовые компрессоры также пользуются хорошим спросом. Особенность их конструкции заключается в отсутствии клапанов, что дает возможность максимально увеличить обороты винта-нагнетателя. Из-за этого требуемое давление воздуха способны обеспечить только модели с большими рабочими камерами. Роторно-винтовые модификации обладают показателями мощности 4/250 кВт. Они способны создавать давление 5/13 бар. Такие рабочие характеристики позволяют использовать данный вид компрессорного оборудования для решения различных задач.

4. Роторно-пластинчатые установки для сжатия воздуха оборудованы прямым приводным механизмом. Из преимущества – это высокий уровень надежности и высокая производительность, а также – долговечность и стабильность работы. Скорость вращения роторно-пластинчатого вала сравнительно небольшая. Характеристики мощности – 1/75 кВт. Рабочее давление – до 10 бар.

Классификация компрессоров по другим параметрам

Все без исключения компрессорные установки подразделяются на стационарные и мобильные. Высокомощные стационарные модификации чаще всего используются для обслуживания различных объектов в области промышленности и производства. Передвижные модели компрессоров наиболее часто закупают компании строительного сектора. Такое оборудование удобно транспортировать и перемещать по территории стройплощадки. 
В зависимости от энергоисточника компрессоры разделяются на жидкотопливные (дизельные/бензиновые) и оборудованные электродвигателями. Агрегаты, работающие на жидком топливе, отличаются автономностью и высокой мобильностью. Они просто незаменимы для объектов, где нет источника тока.

Что необходимо учитывать при выборе компрессора

Как уже отмечалось, без компрессорных установок не обойтись в очень многих отраслях строительной сферы. «Лидерами продаж» являются передвижные электрические и жидкотопливные компрессоры. Профессиональные компрессорные станции наилучшим образом подходят для работы в стационарных условиях. Существуют модели многофункциональных компрессорных станций, которые рассчитаны на сжатие как воздуха, так и газа по попеременной/одновременной схеме.

Для эксплуатации на производстве, когда техника используется регулярно и долго работает в беспрерывном режиме, лучше всего подойдут «выносливые» винтовые модификации компрессоров, имеющие значительный рабочий ресурс и отличающиеся повышенным уровнем надежности. Поршневые компрессоры широко используют как в строительстве и производстве, так и в медицине и быту. Их преимущества это: простота конструкции, хорошая ремонтопригодность и наличие доступных по цене запчастей. Кроме того, оборудование поршневого типа представлено на рынке в широчайшем ассортименте. Дыхательные аппараты, предназначенные для медучреждений, производятся исключительно на основе поршневых компрессоров.

При выборе компрессора отдельно следует изучить такой важный его элемент, как ресивер. Ведь именно он обеспечивает подачу воздуха «на выход». Помимо стандартных технических характеристик, важное значение имеет вместимость ресиверного модуля. Чем больше сжатого воздуха/газа он способен вместить, тем дольше можно будет работать в случае того, если компрессор по каким-либо причинам остановится. Также от рабочего объема воздухозаборной камеры зависит и показатель качества сглаживания пульсации во время процесса подачи сжатого воздуха. Это одни из главных параметров, от которого напрямую зависит стабильность работы любого вида компрессорного оборудования.

Само собой, что следует учитывать мощность конкретной модели и тип рабочей среды. Не последнее значение имеет и производитель – лучше выбрать из компрессоров солидных марок, которое уже успели должным образом себя зарекомендовать.

Холодильный компрессор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 14 апреля 2018; проверки требуют 6 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 14 апреля 2018; проверки требуют 6 правок.

Холодильный компрессор — компрессор, предназначенный для сжатия и перемещения паров хладагента в холодильных установках. При сжатии паров происходит повышение не только давления, но и температуры. После компрессора сжатый холодильный агент поступает в конденсатор, где сжатый газ охлаждается и превращается в жидкость (по типу охлаждения конденсаторы делятся на воздушные и водяные), жидкость затем через дроссельное устройство поступает в испаритель (при этом её давление и температура снижается), где она кипит, переходит в состояние газа, тем самым забирая тепло из окружающего пространства. После этого пары хладагента поступают снова в компрессор для повторения цикла.

Наиболее популярные типы компрессоров — поршневые, ротационные, спиральные, винтовые и центробежные (турбокомпрессоры).

Чаще всего в бытовых холодильниках и холодильных установках для пищевой промышленности используются поршневые компрессоры. Число поршней варьируется от 1 для бытовых устройств до 12 для крупных стационарных компрессоров. Также поршневые компрессоры могут быть одно- и многоступенчатыми (обычно 2-ступенчатыми). В них холодильный агент, сжатый в цилиндрах первой ступени, охлаждается и поступает в цилиндры второй ступени. Другой распространённый тип компрессоров — винтовые. В них сжатие холодильного агента осуществляется в полости, образуемой либо между вращающимися роторами, либо между ротором и корпусом. Винтовые компрессоры обладают большей холодопроизводительностью по сравнению с поршневыми компрессорами при сопоставимых размерах.

Ротационные компрессоры используются, преимущественно, в бытовых кондиционерах. Спиральные компрессоры используют в холодильной технике для пищевой промышленности, однако большинство их применяется в системах кондиционирования.

Центробежные компрессоры (турбокомпрессоры) используются для крупных систем кондиционирования.

Герметичный мотор-компрессор бытового холодильника

Поскольку для нормальной работы низкотемпературных холодильных машин недопустимо присутствие даже малейших следов воды в хладагенте, а рабочие давления, производимые компрессором, могут достигать 20 кгс/см² для фреонов и даже 30-35 кгс/см² для аммиака, важнейшим требованием, предъявляемым к холодильным компрессорам является герметичность. Для обеспечения её холодильный компрессор бытовых холодильных установок (таких как кондиционеры воздуха и холодильники) вместе с электродвигателем заключают в герметичный кожух, выводя наружу только герметизированные электрические выводы. Для смазки холодильных компрессоров применяются только специальные холодильные масла.

Автомобильные холодильные компрессоры для кондиционирования воздуха чаще всего делаются с приводом от общего с генератором ремня, шкив такого компрессора имеет в себе электрическую муфту позволяющую отключать компрессор когда он не нужен. Обычно используется схема с косой шайбой и 5-7 поршнями. Для грузовиков и автобусов, имеющих мощные генераторы тока, также иногда делается электрический привод вращения вала от отдельного электродвигателя. Передвижные рефрижераторы могут иметь привод компрессора и от отдельного собственного ДВС.

Холодильный компрессор от бытового холодильника можно также использовать в качестве воздушного для различных целей^[1].

Типы компрессоров | НПП Ковинт

В данном разделе я привожу общую информацию с описанием типов (или видов) компрессоров для понимания, какие типы компрессоров существуют и применяются в промышленности.

Также прокомментирую некоторые термины и определения.

Типы компрессоров

Итак, все компрессоры можно разделить на две большие группы по принципу действия. Это компрессоры объемного действия и динамического действия.

Компрессоры объемного действия — это компрессоры, в которых сжатие газа происходит за счет изменения объема камеры сжатия. К таким компрессорам относятся поршневые, поршне-мембранные, мембранные и роторные (роторные винтовые, роторно-пластинчатые и другие).

Этот тип компрессоров является одним из самых распространенных на промышленных предприятиях и научно-исследовательских центрах.

Компрессоры динамического действия — это компрессоры, в которых сжатие происходит за счет перевода кинетической энергии газа в потенциальную энергию.

В основном в промышленности используются центробежные компрессоры в тех случаях, когда требуются большие потоки (более 150 — 200 м3/мин) сжатого газа. Также данные компрессоры используются в составе станций на газоперекачивающих трубопроводах.  

Подробную классификацию компрессоров можно увидеть на картинке ниже:  

Типы (виды) компрессоров

 

В рамках своей работы я сталкиваюсь только с компрессорами объемного действия. На данном сайте публикуется информация о поршневых и мембранных компрессорах среднего, высокого и сверх-высокого давления.

Термины и определения

Несколько слов о применяемых терминах:

Компрессор — энергетическая машина или устройство для повышения давления и перемещения газа или их смесей (рабочей среды)

Компрессорная станция — комплекс, включающий в себя одну или более компрессорных установок, здание, в котором они размещены, шасси, кузов, платформу, навес, систему управления и необходимое вспомогательное оборудование.

Компрессор низкого давления — компрессор с конечным давлением до 1.5 МПа.

Компрессор среднего давления — компрессор с конечным давлением от 1.5 до 10 МПа.

Компрессор высокого давления — компрессор с конечным давлением от 10 до 100 МПа.

Компрессор сверхвысокого давления — компрессор с конечным давлением от 100 МПа.

Дожимающий компрессор — компрессор, у которого начальное давление не ниже 0.1 МПа. 

Газовый компрессор — компрессор для сжатия газа или смеси газов, кроме воздуха.

Маслозаполненный компрессор — жидкостнозаполненный компрессор, в котором в качестве впрыскиваемой жидкости используется масло.

Горизонтальный компрессор — компрессор с горизонтальным расположением осей цилиндров в поршневом компрессоре, мембранных блоков в мембранном компрессоре, роторов в роторном или турбокомпрессоре.

Вертикальный компрессор — компрессор с вертикальным расположением осей цилиндров в поршневом компрессоре, мембранных блоков в мембранном компрессоре, роторов в роторном или турбокомпрессоре.

Оппозитный компрессор — поршневой компрессор, оси цилиндров которого расположены в двух противоположных от коленчатого вала направлениях и лежат в горизонтальной плоскости.

V-образный компрессор — поршневой компрессор, оси цилиндров которого в плоскостях, перпендикулярных к оси коленчатого вала, расположены в двух направлениях, составляющих одинаковые, меньше 90° углы с вертикальной плоскостью.

Прямоугольный компрессор — поршневой или мембранный компрессор, оси цилиндров или мембранных блоков которых в плоскостях, перпендикулярных к оси коленчатого вала, расположены в двух направлениях, одно из которых совпадает с вертикальной плоскостью, а другое — с горизонтальной.

W-образный компрессор — поршневой компрессор, оси цилиндров которого в плоскостях, перпендикулярных к оси коленчатого вала, расположены в трех направлениях, одно из которых совпадает с вертикальной плоскостью, а два другие образуют одинаковые углы с вертикальной плоскостью меньше 90 градусов.

Звездообразный компрессор — поршневой компрессор, оси цилиндра которого в плоскостях, перпендикулярных к оси коленчатого вала, расположены звездообразно в четырех и более направлениях.

Механизм движения поршневого (мембранного) компрессора — совокупность элементов поршневого (мембранного) компрессора, предназначенная для преобразования и передачи движения от привода к поршням (мембранам).

База поршневого (мембранного) компрессора — совокупность сборочных единиц, объединяющая кривошипно-шатунные механизмы и включающая станину с коренными подшипниками и направляющими крейцкопфов, коленчатый вал, шатуны, крейцкопфы, элементы системы смазки кривошипно-шатунных механизмов, предназначенная для использования в различных компрессорах.

Рабочая камера компрессора объемного действия — полость компрессора объемного действия, в которой происходит сжатие газа.

Основные расчетные параметры компрессоров объемного действия

Начальное давление компрессора — давление газа на входе в компрессор (секцию, ступени). Этот параметр часто необходим для определения конструкции узла всасывания компрессора или компрессорной станции.

При подборе компрессора необходимо понимать минимально и максимально возможное давление на всасывании компрессора для настройки параметров при аварийной ситуации.  

Конечное давление компрессора (секции, ступени) — давление газа на выходе из компрессора (секции, ступени).

Этот параметр является одним из определяющих при выборе компрессора. Причем нужно учитывать не только рабочее давление, но и минимально-максимально допустимые значения.

Объемная производительность компрессора (секции, ступени) — объемный расход газа на выходе из компрессора (секции, ступени). Как правило в документации обычно применяют объемную производительность компрессора, приведенную к начальным условиям всасывания.

Предыдущие три параметра (начальное давление, конечное давление и объемная производительность компрессора) являются определяющими параметрами компрессора или компрессорной станции, от которых зависит тип компрессора и его стоимость.  

Начальная температура компрессора (секции, ступени) — температура газа на входе в компрессор (секцию, ступень).

Конечная температура компрессора (секции, ступени) — температура газа на выходе из компрессора (секции, ступени).

Мощность на валу компрессора — сумма мощности компрессора и вспомогательной мощности компрессора.

Мощность на валу приводного двигателя — сумма мощности на валу компрессора и мощности, теряемой в устройствах передачи движения от приводного двигателя к компрессору

Мощность компрессорного агрегата — мощность, потребляемая приводным двигателем компрессора.

Мощность компрессорной установки — сумма мощности компрессорного агрегата и мощностей дополнительных систем, обеспечивающих работу компрессорного агрегата.

Более полный список терминов и определений можно найти, изучив ГОСТ 28567-90 «Компрессоры. Термины и определения». Скачать документ можно по ссылке ГОСТ-28567-90 Компрессоры. Термины и определения

Если у вас есть какие-либо вопросы, то их можно задать мне, отправив сообщение по электронной почте:

[email protected]

или через форму ниже. Я отвечу в течение одного рабочего дня.

 

С уважением,

Константин Широких

 

Вернуться в раздел Полезная информация

 

Типы (виды) компрессоров | Компрессорный блог

 

В данном разделе я привожу общую информацию с описанием типов (или видов) компрессоров для понимания, какие типы компрессоров существуют и применяются в промышленности.

 

Типы компрессоров

 

Все компрессоры можно разделить на две большие группы по принципу действия. Это компрессоры объемного действия и динамического действия.

 

Компрессоры объемного действия — это компрессоры, в которых сжатие газа происходит за счет изменения объема камеры сжатия. К таким компрессорам относятся поршневые, поршне-мембранные, мембранные и роторные (роторные винтовые, роторно-пластинчатые и другие).

 

Этот тип компрессоров является одним из самых распространенных на промышленных предприятиях и научно-исследовательских центрах.

 

Компрессоры динамического действия — это компрессоры, в которых сжатие происходит за счет перевода кинетической энергии газа в потенциальную энергию.

 

В основном в промышленности используются центробежные компрессоры в тех случаях, когда требуются большие потоки (более 150 — 200 нм3/мин) сжатого газа. Также данные компрессоры используются в составе станций на газоперекачивающих трубопроводах.  

 

Подробную классификацию компрессоров можно увидеть на картинке ниже:

 

Типы (виды) компрессоров

 

В рамках своей работы я сталкиваюсь только с компрессорами объемного действия. На данном сайте публикуется информация о винтовых, поршневых и мембранных компрессорах среднего, высокого и сверх-высокого давления.

 

Оставить комментарий или задать вопрос можно в форме ниже.

 

С уважением,

Константин Широких

Вернуться в раздел Все статьи

Виды компрессоров | Разгон до 100

Виды компрессоров   За долгий период развития научно технического прогресса, было изобретено великое количество устройств, способных сжимать газы, для каких либо целей.   Большинство видов компрессоров, так или иначе, используется в конструкции двигателей причем не только внутреннего сгорания. Статья посвещена компрессорам и двигателям их использующим.   Помимо широко известных турбонаддувов и нагнетателей рутса существует приличная масса не настолько известных компрессоров. Поршневой компрессор   Начнем пожалуй с самого используемого: поршневого компрессора. Область его применения начинается с таких простых вещей, как холодильник или сплит система и продолжается вплоть до перекачки высокотаксичных газов. С помощью поршневого компрессора можно получить очень высокие давления сжатия. Правда высокие давления, требуют подключения нескольких компрессоров последовательно, в многоступенчатую схему. В принципе высокое давление сжатия газа можно получить с применением любого компрессора, вопрос только в количестве ступеней которых может понадобиться для этого. Между ступенями ставят охлаждение, чтоб понизить температуру перед входом в следующий контур.   Видов поршневых компрессоров существует огромное количество и если начать перечислять все виды с подробным описанием каждого, то придется написать целую книгу. Объединяет их лишь одно — наличие поршня и цилиндра, с всасывающими и нагнетающими клапанами. Клапана срабатывают автоматически без каких либо распердвалов. При движении поршня вниз, создается разрежение и впускные клапана открываются, цилиндр наполняется газом. При движении вверх, всасывающие клапана закрываются и открывабтся нагнетающие клапана. Газ выдавливается из цилиндра. В многоступенчатой схеме: чем на более высоком давлении работает компрессор, тем более жесткой должна быть пружина нагнетающего клапана, иначе пройдя через входной клапан, газ сможет выйти в следующую ступень не дожидаясь сжатия.   Многоцилиндровый компрессор может быть и многоступенчатым. К примеру в 8 цилиндровом 5 котлов работают на первую ступень низкого давления, а 3 на ступень высокого давления. Двухступенчатым компрессором можно создавать давление до 30-50 бар   Поршневые компрессора применяют для сжижения газов (получают жидкий кислород, гелий, пропан итд) Для некоторых газов, чтоб их сжижить понадобиться давление более 200 бар. Поршень оконечной ступени может иметь свыше 10 компрессионных колец.   На заре автомобилестроения были попытки надуть ДВС поршневым компрессором, который по рабочему объему был сравним с самим ДВС. Естественно технология не прижилась, так как такая установка слишком громоздка и обладает малым КПД. Центробежный компрессор   Центробежный компрессор использует силу инерции газа. Попадая в центральное отверстие газ или смесь газов (воздух или любой другой) попадает на крыльчатку, которая закручивает его и стремиться отбросить в стороны противоположные от центра. Так как корпус центробежного компрессора сделан в виде улитки, газ объединяется в один поток и выходит с большой скоростью из бокового отверстия. Чем выше скорость на выходе, тем большее давление можно получить. Соответственно, чтоб получить большую скорость, нужно иметь большую окружную скорость крыльчатки. Чем больше крыльчатка и улитка, тем меньше нужно оборотов, чтоб получить одно и тоже давление, хотя прокачиваемый объем будет выше.   Центробежные компрессоры с приводом от ремня агрегатов очень любят устанавливать американцы на свои V8. Такой наддув довольно прост в установке и настройке, так как связан напрямую с двигателем и давление зависит только от оборотов. По сравнению с турбонаддувом такой компрессор имеет гораздо большие размеры, зато крыльчатку не нужно раскручивать до безумных 160-200 тысяч об/мин достаточно примерно 50000 об/мин. Внутрь компрессора интегрирован повышающий редуктор который и создает такие обороты. Наддув можно увеличить или уменьшить, меняя диаметр шкива. Турбокомпрессор, турбонаддув, «турбина» итд   Всем известный турбонаддув, представляет собой все тот же центробежный компрессор с приводящей его газовой турбиной. Другими словами крыльчатку компрессора раскручивает другая крыльчатка, которую раскручивают выхлопные газы. Обе крыльчатки сидят на одном валу, имеют одну систему смазки, но это две разные системы с разными функциями. Турбокомпрессор очень экономичен, так как для создания наддува используется отработанная энергия, которая и так бы вылетела в трубу. Правда некоторое падение КПД все-же происходит из за создания большего противодавления перед выпускным клапаном. Из за этого цилиндр хуже от них очищается, повышается температура и давление, но так как компрессор нагнетает несоизмеримо больше воздуха, мощность можно повысить в разы. В формуле один были двигатели работающие при давлении наддува до 5 бар. Если вы задумались об увеличении мощности вашего авто то продажа турбокомпрессоров здесь. Компрессор Рутса   Компрессор Рутса относится к устройствам наддува использующим объемное сжатие, проще говоря, это просто воздушный насос и внутри него воздух не сжимается. Наддув происходит из за того, что нагнетатель Рутса прокачивает больше воздуха чем потребляет двигатель. Устройство компрессора чем то схоже с строением шестеренчатого масляного насоса. Лопасти захватывают некий объем газа и переносят его вдоль стенок на противоположную сторону, точно так же как и шестерни в маслонасосе. В зоне соединения шнеков и вдоль стенок, должно обеспечиваться хорошее уплотнение, иначе нагнетатель будет сильно греться и мало «давить». Винтовой компрессор   Чем-то напоминает нагнетатель Рутса, только это полноценный компресор, так как сжатие происходит в процессе движения газа по винтам компрессора. Два винта имеющие разное количество лопастей, движутся во встречном направлении, при этом, объем на входе больше чем на выходе. За счет чего и происходит сжатие. Винты друг с другом не соприкасаются, так как синхронизированы с внешней стороны компрессора. Износ практически отсутствует ведь сделанный с высокой точностью винтовой компрессор не имеет поверхностей «металлического» трения. Винтовой компрессор требует для своей работы постоянную подачу масла, для уплотнения, охлаждения и смазки роторов. Правда существуют и безмаслянные компрессора. Большинство современных воздушных компрессоров, промышленных холодильных установок, итд основаны на винтовых компрессорах, имеющих меньшие размеры и больший срок службы, чем поршневые. Осевой компрессор   Осевой компрессор практически всегда имеет многоступенчатое строение. Одна ступень компрессора представляет собой обычный лопастной вентилятор. Чтоб давление повышалось, между вентиляторами размещают спремляющий аппарат, напоминающий все те-же лопатки вентилятора, только расположенные под другим углом и стоящие неподвижно. Лопатки вентилятора первой ступени гораздо больше тех, что стоят на выходе, это сделано для обеспечения равномерного процесса сжатия, ведь в начале воздух занимает гораздо больший объем чем в конце. Осевые компрессоры применяют в турбореактивных силовых установках. При тех же параметрах расхода воздуха осевой компрессор будет гораздо компактней центробежного. Ротационные компрессоры   Ротационных машин сжатия существует великое множество, объединяет их лишь то, что в их конструкции применяется серповидная камера постепенного сжатия, а для отделения камер друг от друга и для разделения между всасывающей и нагнетающей стороной, применяются плавающие пластины (перегородки). Ротационные компрессоры имеют очень простое строение и обходятся при этом без клапанов. Простейший компрессор состоит из корпуса с одной плавающей подпружиненой перегородкой и эксцентрика. Другой вид ротационного компрессора имеет лопатки на роторе-эксцентрике итд. Спиральный компрессор   Данный компрессор имеет две плоские спирали вложенные одна в другую. Эксцентрик создает вращение, при котором, образуются серповидные полости, прокачивающие и сжимающие газ. Спиральный компрессор изобретен довольно давно, но изготовить его стало возможным лишь с появлением станков с числовым програмным управлением (ЧПУ) Компрессор сжимает очень плавно, без сопровождения шумов и вибраций за что и получил широкое распространение в системах кондиционирования воздуха.

типы и классификация холодильных компрессоров

Работа бытового и промышленного холодильного оборудования напрямую зависит от циркуляции хладагента, отвечает за этот процесс компрессорная установка. По сути, это самый важный элемент конструкции, без которого домашний холодильник заинтересует только приемщиков вторсырья. Чтобы произвести ремонт этого устройства или произвести замену, важно понимать принцип его работы. В данной публикации мы расскажем о внутреннем устройстве различных компрессоров бытовых холодильников и их особенностях.

Кратко о типах оборудования

По принципу работы данное оборудование можно разделить на четыре вида:

• Пароэжекторное, в качестве хладагента выступает, как правило, вода. Применяется в различных промышленных техпроцессах.
• Абсорбционное, для работы использует не электрическую, а тепловую энергию.
• Термоэлектрическое, на элементах Пельтье, широкое применение остается под вопросом ввиду низкого КПД (подробную информацию об этих устройствах можно найти на нашем сайте).
• Компрессорное.

Именно последний вид оборудования широко используется в бытовых и промышленных агрегатах.

Компрессор для холодильника: принцип работы

Чтобы понять назначения данного аппарата, следует рассмотреть схему работы оборудования. Упрощенный вариант, где указаны только основные элементы конструкции, приведен ниже.

Рис. 1. Принцип работы холодильной установки

Обозначения:

• А – Испарительный радиатор, как правило, изготовлен из медных трубок и расположен внутри камеры.
• B – Компрессорный аппарат.
• С – Конденсатор, представляет собой радиаторную сборку, расположенную на тыльной стороне установки.
• D – Капиллярная трубка, служит для выравнивания давления.

Теперь рассмотрим, алгоритм работы системы:

1. При помощи компрессора (В на рис. 1), пары хладагента (как правило, это фреон) нагнетаются в радиатор конденсатора (С). Под давлением происходит их конденсация, то есть фреон меняет свое агрегатное состояние, переходя из пара в жидкость. Выделяемое при этом тепло радиаторная решетка рассеивает в окружающий воздух. Если обратили внимание, тыльная часть работающей установки ощутимо горячая.
2. Покинув конденсатор, жидкий хладагент поступает в выравниватель давления (капиллярная трубка D). По мере продвижения через данный узел давление фреона снижается.
3. Жидкий хладагент, теперь уже под низким давлением, поступает в испарительный радиатор (А), под воздействием тепла которого, он опять меняет агрегатное состояние. То есть становиться паром. В процессе этого происходит охлаждение испарительного радиатора, что в свою очередь привод к понижению температуры в камере.

Далее идет повторение цикла, до установления в камере необходимой температуры, после чего датчик подает сигнал на реле для отключения электроустановки. Как только происходит повышение температуры выше определенного порога, аппарат включается и установка работает по описанному циклу.

Исходя из вышеописанного, можно заключить, что данное устройство представляет собой насос, обеспечивающий циркуляцию хладагента в системе охлаждения.

Классификация компрессоров в холодильном оборудовании

Несмотря на общий принцип работы, конструкция механизмов может существенно отличатся. Классификация производится по принципу действия на три подтипа:

1. Динамический. В таких устройствах циркуляция хладагента производится под воздействием вентилятора. В зависимости от конструкции последнего их принято разделять на осевые и центробежные. Первые устанавливаются внутрь системы, и в процессе работы нагнетают давление. Их принцип работы такой же, как у обычного вентилятора. Осевой компрессор

У вторых более высокий КПД за счет роста кинетической энергии, под воздействием центробежной силы.

Центробежный компрессор в разрезе

Основной недостаток таких систем – деформация лопастей вследствие эффекта кручения, возникающего под воздействием крутящего момента. Динамические установки не применяются в бытовом оборудовании, поэтому для нас они не представляет интереса.

2. Объемный. В таких устройствах эффект сжатия производится при помощи механического приспособления, приводящегося в действие двигателем (электромотором). Эффективность данного типа оборудования значительно выше, чем у винтовых агрегатов. Широко применялся до появления недорогих роторных аппаратов.
3. Роторный. Этот подвид отличается долговечностью и надежностью, в современных бытовых агрегатах устанавливается именно такая конструкция.

Учитывая, что в бытовых устройствах используются два последних подвида, имеет смысл рассмотреть их устройство более подробно.

Устройство поршневого компрессора холодильника

Данный аппарат представляет собой электрический мотор, у которого вертикальный вал, конструкция размещается в герметизированном металлическом кожухе.

Внешний вид поршневого компрессора со снятым верхним кожухом

При включении питания пусковым реле мотор приводит в движение коленчатый вал, благодаря чему закрепленный на нем поршень начинает совершать возвратно-поступательное движение. В результате этого происходит откачка паров фреона из испарительного радиатора (А на рис. 1) и нагнетание хладагента в конденсатор. Данному процессу способствует система клапанов, открывающаяся и закрывающаяся при смене давления. Основные элементы поршневой конструкции представлены ниже.

Конструкция поршневого компрессора в виде схемы

Обозначения:

1. Нижняя часть металлического кожуха.
2. Крепление статора электромотора.
3. Статор двигателя.
4. Корпус внутреннего электромотора.
5. Крепеж цилиндра.
6. Крышка цилиндра.
7. Плита крепления клапана.
8. Корпус цилиндра.
9. Поршневой элемент.
10. Вал с кривошипной шейкой.
11. Кулиса.
12. Ползунок кулисного механизма.
13. Завитая в спираль медная трубка для нагнетания хладагента.
14. Верхняя часть герметичного кожуха.
15. Вал.
16. Крепление подвески.
17. Пружина.
18. Кронштейн подвески.
19. Подшипники, установленные на вал.
20. Якорь электродвигателя.

В зависимости от конструкции поршневой системы данные устройства делятся на два типа:

1. Кривошипно-шатунные. Используются для охлаждения камер большого объема, поскольку выдерживают значительную нагрузку.
2. Кривошипно-кулисные. Применяются в двухкамерных холодильниках, где практикуется совместная работа двух установок (для морозильника и основной емкости).

В более поздних моделях поршень приводится в действие не электродвигателем, а катушкой. Такой вариант реализации более надежен, за счет отсутствия механической передачи, и экономичен, поскольку потребляет меньше электроэнергии.

Обратим внимание, что поршневые аппараты не подлежат ремонту в бытовых условиях, поскольку их разборка приводит к потере герметичности. Теоретически ее можно восстановить, но для этого необходимо специализированное оборудование. Поэтому при выходе аппаратов из строя, как правило, производится их замена.

Устройство роторных механизмов

Если быть точным, то такие устройства необходимо называть двухроторными, поскольку необходимое давление создается благодаря двум роторам со встречным вращением.

Внешний вид двухшнекового (ротационного) компрессора

Внутри компрессора фреон, попадая в сжимающийся «карман» выталкивается в отверстие небольшого диаметра, чем создается необходимое давление. Несмотря на относительно небольшую скорость вращения роторов, создается необходимый коэффициент сжатия. Отличительные особенности: небольшая мощность, низкий уровень шума. Основные элементы конструкции механизма представлены ниже.

Конструкция линейного роторного компрессора в виде схемы

Обозначения:

1. Отводной патрубок.
2. Отделитель масла.
3. Герметичный кожух.
4. Фиксируемый на кожухе статор.
5. Обозначение внутреннего диаметра кожуха.
6. Обозначение диаметра якоря.
7. Якорь.
8. Вал.
9. Втулка.
10. Лопасти.
11. Подшипник на валу якоря.
12. Крышка статора.
13. Вводная трубка с клапаном.
14. Камера-аккумулятор.

Устройство инверторного компрессора холодильника

По сути, это не отдельный вид, а особенность работы. Как уже рассматривалось выше, мотор установки отключается при достижении пороговой температуры. Когда она поднимается выше установленного предела, производится подключение двигателя на полной мощности. Такой режим запуска приводит к снижению ресурса электромеханизма.

Возможность избавиться от такого недостатка появилась с внедрением инверторных установок. В таких системах двигатель постоянно находится во включенном состоянии, но при достижении нужной температуры снижается его скорость вращения. В результате хладагент продолжает циркулировать в системе, но значительно медленней. Этого вполне достаточно для поддержки температуры на заданном уровне. При таком режиме работы продлевается срок службы и меньше потребляется электроэнергии. Что касается остальных характеристик, то они остаются неизменными.

Рекомендуем изучить:

Лопастной компрессор — Википедия

Лопастной компрессор — это разновидность компрессоров, предназначенная для повышения давления рабочего тела за счёт взаимодействия последнего с подвижными и неподвижными лопаточными решётками компрессора. Принцип действия лопаточных компрессоров — увеличение полного давления рабочего тела за счёт преобразования механической работы компрессора в кинетическую энергию рабочего тела с последующим преобразованием её во внутреннюю энергию.

Рисунок, иллюстрирующий работу осевого компрессора Отдельно взятая ступень компрессора.

В осевом компрессоре поток рабочего тела, как правило воздуха, движется условно вдоль оси вращения ротора компрессора.

Осевой компрессор состоит из чередующихся подвижных лопаточных решёток ротора, состоящих из лопаток, закреплённых на валу и именуемых рабочими колёсами (РК), и неподвижных лопаточных решёток статора и именуемых направляющими аппаратами (НА). Совокупность, состоящая из одного рабочего колеса и одного направляющего аппарата, именуется ступенью.

Треугольники скоростей рабочего колеса иллюстрирующие сложное движение частиц воздуха. Видна диффузорность межлопаточного канала.

Пространство между соседними лопатками как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате именуется межлопаточным каналом. Межлопаточный канал как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате диффузорный, то есть расширяющийся. Межлопаточный канал является расширяющимся, когда диаметр окружностей, вписанных в этот канал, увеличивается при вписывании этих окружностей от передней кромки к задней.

При прохождении через рабочее колесо воздух участвует в сложном движении.

Где абсолютное движение — движение частиц воздуха относительно оси двигателя. (На рисунке обозначено буквой u).

Относительное движение — движение частиц воздуха относительно лопаток рабочего колеса. (На рисунке обозначено буквой w).

Переносное движение — вращение рабочего колеса относительно оси двигателя. (На рисунке обозначено буквой U).

Таким образом, когда частицы воздуха попадают в рабочее колесо со скоростью, обозначенной на рисунке вектором w₁, лопатки воздействуют на частицы воздуха, придавая им переносную скорость, обозначенную на рисунке вектором U. По правилу сложения векторов абсолютная скорость частиц воздуха в этот момент обозначена вектором u₁.

При прохождении через рабочее колесо за счёт диффузорности межлопаточного канала происходит уменьшение модуля относительной скорости на выходе из рабочего колеса w₂, за счёт кривизны межлопаточного канала происходит изменение направления вектора переносной скорости на выходе из рабочего колеса w₂. На выходе из рабочего колеса на частицы воздуха продолжают действовать лопатки, придавая им переносную скорость, обозначенную на рисунке вектором U. По правилу сложения векторов абсолютная скорость частиц воздуха в этот момент обозначена вектором u₂, который изменяет направление и увеличивается по модулю. Таким образом в рабочем колесе происходит рост полного давления воздуха.

После рабочего колеса воздух попадает в направляющий аппарат. За счёт диффузорности межлопаточного канала происходит торможение потока, что приводит к росту статического давления. Кривизна межлопаточного канала приводит к повороту потока для получения более эффективного угла входа потока воздуха в следующее рабочее колесо.

Таким образом, ступень за ступенью, происходит повышение давления воздуха. Скорость потока в рабочем колесе растёт, в направляющем аппарате — падает. Но ступени компрессора и весь компрессор проектируют таким образом, чтобы скорость потока уменьшалась. При прохождении воздуха через компрессор растёт и его температура, что является не задачей компрессора, а отрицательным побочным эффектом. Перед входом в первое рабочее колесо может быть установлен входной направляющий аппарат (ВНА) который производит предварительный поворот потока воздуха на входе в компрессор.

Двухкаскадный осевой компрессор двигателя Rolls-Royce RB 199.

Довольно высокая степень газодинамической инертности лопастных компрессоров является причиной того, что компрессор довольно медленно набирает обороты, обладает низкой приёмистостью. Лопастные компрессоры, как правило, приводятся в движение турбинами, которые, в свою очередь весьма долго снижают свои обороты, таким образом, смена режимов работы таких турбокомпрессоров занимает довольно длительный промежуток времени. Решением данной проблемы стало разделение компрессоров на каскады: компрессор низкого давления со своей отдельной турбиной устанавливается на валу, пропущенном через полый вал следующего за ним компрессора высокого давления и его турбины, – такие двигатели называют двухвальными. Данное решение улучшило работу компрессоров на переходных режимах, а также повысило их газодинамическую устойчивость. Другим средством повышения газодинамической устойчивости осевых компрессоров стало применение поворачивающихся направляющих аппаратов для изменения угла входа потока в рабочее колесо в зависимости от режима работы двигателя.

Сверхзвуковые компрессоры. Частота вращения роторов современных компрессоров достигает десятков тысяч оборотов в минуту. Переносная скорость частицы воздуха в РК (U) зависит от радиуса вращения этой частицы относительно продольной оси двигателя. При достаточно длинном пере лопатки переносная скорость вырастает настолько, что абсолютная скорость движения частицы воздуха становится сверхзвуковой. В данной ситуации компрессор именуют сверхзвуковым, или же ступень компрессора именуют сверхзвуковой, если такая ситуация возникает в определённой ступени компрессора.

Препарированный ТРД General Electric J-31 с радиальным центробежным компрессором. Схематическое изображение центробежного реактивного рабочего колеса.

Принцип действия центробежного компрессора в общем сопоставим с принципом действия осевого компрессора, но с одним существенным различием: в центробежном компрессоре поток воздуха входит в рабочее колесо вдоль оси двигателя, а в рабочем колесе происходит поворот потока в радиальном направлении. Таким образом, в рабочем колесе за счёт центробежной силы создаётся дополнительный рост полного давления. То есть частицы рабочего тела получают дополнительную кинетическую энергию.

Рабочее колесо центробежного компрессора представляет собой диск или же сложное тело вращения, на котором установлены лопатки, расходящиеся от центра к краям диска. Межлопаточный канал в центробежном рабочем колесе, так же, как и в осевом — диффузорный. По типу используемых лопаток рабочие колеса квалифицируются на радиальные (профиль лопатки ровный) и реактивные (профиль лопатки изогнутый). Реактивные рабочие колеса обладают более высокими КПД и степенью сжатия, но сложнее в изготовлении, и, как следствие — дороже. Поток газа попадает в рабочее колесо центробежного компрессора, где частицам газа передаётся кинетическая энергия вращающегося колеса, диффузорный межлопаточный канал производит торможение движения частиц газа относительно вращающегося колеса, центробежная сила придаёт дополнительную кинетическую энергию частицам рабочего тела и направляет их в радиальном направлении. После выхода из рабочего колеса частицы рабочего тела попадают в диффузор, где происходит их последующее торможение, с преобразованием их кинетической энергии во внутреннюю.

Для центробежных компрессоров справедливо следующее уравнение^[1]

Ws=u2Cθ2−u2Cθ1{\displaystyle W_{s}=u_{2}C_{\theta 2}-u_{2}C_{\theta 1}\,}

где

• W_s — входная мощность на валу,
• u — скорость конца лопастей,
• C_θ — касательные составляющие скоростей жидкости, отрывающейся от лопастей, в положениях 1 и 2, входная и выходная, соответственно.

Краткое сравнение осевых и центробежных компрессоров[править | править код]

ТРД с осевым компрессором. ТРД с центробежным компрессором

1. По степени сжатия (повышения давления) в ступени. Большую степень повышения давления обеспечивают ступени центробежных компрессоров.

2. По реализации многоступенчатости. Многократный поворот воздушного потока в центробежном компрессоре приводит к сложности реализации многоступенчатости в нём.

3. По габаритам. Центробежные компрессоры, как правило, обладают довольно большим диаметром рабочего колеса. Многоступенчатые осевые компрессоры — обладают меньшим диаметром, но длиннее в осевом направлении.

Осевые компрессоры, в основном, используются в самолётных и вертолётных воздушно-реактивных двигателях (ВРД). Центробежные в наземных газотурбинных двигателях (ГТД) и силовых установках, а также в различных газоперекачивающих системах, системах вентиляции, всевозможных нагнетателях газа или воздуха.

1. ↑ Frank Kreith. The CRC handbook of thermal engineering (неопр.). — CRC Press, 2000. — С. 4‑229. — ISBN 9780849395819.

• Воронецкий А.В. Современные компрессорные станции (Концепции, проекты, оборудование). — М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2008. — 614 с. — ISBN 978-5-903363-09-4.