3.2. Расчет компрессоров с катящимся ротором

Для компрессоров с катящимся ротором, как правило, принимают относительный эксцентриситет f003-1 (см. рис. 33) в пределах ε=0,08÷0,20 (и более), а относительную длину цилиндра f023-19 от 0,4 до 0,75 (у крупных машин до 2), где R – радиус цилиндра, е – эксцентриситет ротора, L – длина ротора.

Схема для расчётов всасывающего объёма компрессора с катящимся ротором

Рис. 33. Схема для расчётов всасывающего объёма компрессора с катящимся ротором

Пренебрегая объемом разделяющей пластины, определим теоретический объем газа, всасываемого компрессором за один оборот вала:

(24)

f024

Для заданной величины f024-1 при выбранных θ и ε радиус цилиндра R определяется из уравнения

(24, а)

f024a

Сравнивая уравнения (24) и (2), заключаем, что объем цилиндра в компрессорах с вращающимся ротором используется примерно в два раза хуже, чем в пластинчатых компрессорах.

Сравнивая теоретический объем f024-1 с объемом пустого цилиндра f024a-1, получим коэффициент использования цилиндра

(25)

f025

Таким образом, при выборе ε в пределах, указанных выше, получим K=0,1536÷0,36.

Поскольку всасывание газа заканчивается в момент минимального выхода пластины из цилиндра, объем, занимаемый разделяющей пластиной, практически не влияет на всасываемый объем.

Производительность компрессора с катящимся ротором

(26)

f026

где n – скорость вращения в об/мин; λ – коэффициент подачи.

Схема для определения всасывающего объема

Рис. 34. Схема для определения всасывающего объема в зависимости от угла поворота ротора φ у компрессора с катящимся ротором

У средних и крупных машин с невысокой степенью повышения давления λ=0,7÷0,85.

Величина всасываемого объема в зависимости от угла поворота ротора. Для динамического расчета необходимо знать величины объемов обеих частей внутреннего пространства компрессора с катящимся ротором при разных положениях ротора. Пространство, в которое происходит всасывание, имеет при повороте ротора от среднего положения на угол φ сечение ABC, заштрихованное на рис. 34:

(27)

f027

где углы в радианах и f027-1 и f027-2.

Всасывающий объем цилиндра при повороте ротора на угол φ

(28)

f028

Подставив значение теоретического объема из уравнения (24), получим

(29)

f029

Пространство цилиндра, соединенное со всасывающим патрубком, при всасывании последовательно увеличивается, движение газа обратно из цилиндра во всасывающий патрубок невозможно и поэтому нет необходимости в установке всасывающего клапана. Всасывающий клапан даже ухудшил бы работу компрессора. За исключением времени, необходимого для прохождения угла β (см. рис. 33), всасывание продолжается во все время оборота ротора. После открытия ротором всасывающего окна пространство цилиндра заполняется газом. Нагнетательный клапан открывается, когда давление в цилиндре превышает давление в нагнетательном патрубке.

В момент, когда ротор не дошел до своего среднего положения на угол γ (см. рис. 33), нагнетательный клапан закрывается. При этом полость, ограниченная цилиндром, ротором и разделяющей пластиной, вместе с каналом нагнетательного клапана образует мертвое пространство. Находящийся в мертвом пространстве сжатый газ далее переходит во всасывающую полость цилиндра, расширяется в ней до давления всасывания и тем уменьшает количество всасываемого газа. При высокой степени повышения давления могло бы наступить обратное движение газа через всасывающее отверстие из цилиндра. Однако обратного движения не происходит потому, что машины с высокой степенью повышения давления такие, как масляные вакуум-насосы и холодильные компрессоры типа Ротаско, имеют такой обильный впрыск масла в цилиндр, что мертвое пространство перед соединением со всасывающей полостью заполняется маслом, и поэтому расширения газа из мертвого пространства не происходит.

Обозначим относительную величину мертвого пространства собственно цилиндра (без каналов нагнетательного клапана)

f029-1

и подсчитаем объём мертвого пространства f029-2 из уравнения (29), заменив угол φ углом γ:

(30)

f030

На практике величина относительного мертвого пространства не достигает и 2%.

Расчет мощности. При расчете эффективной мощности можно исходить, например, из изометрической мощности. Общий изометрической КПД принимается в зависимости от величины компрессора и степени повышения давления в пределах

f030-1

При выборе мощности двигателя для холодильных компрессоров или вакуум-насосов необходимо принимать во внимание мощность, необходимую при пуске или при изменении температурного режима холодильной установки, как это ранее указывалось при рассмотрении пластинчатых компрессоров.

© 2017: ООО Техпром-Н, производство компрессоров ВР 8, компрессорных станций КС