Схема охолодження компресора
При стисненні повітря і газів неминуче виділяється велика кількість тепла. Якщо це тепло буде нестися з стисливим газом, то буде відбуватися адіабатичний процес стиснення. Раніше показувалося, що для такого процесу необхідно затратити роботу більшу, ніж при ізотермічному або политропического стисненні. Тому для того, щоб зробити компресор більш економічним, передбачають примусове охолодження. Найчастіше воно буває водяним, іноді повітряним.
У одноступінчатих компресорах роблять охолодження циліндрів компресора, в багатоступеневих, крім того, охолоджують газ в проміжних холодильниках.
В циліндрах вдається відвести невелику кількість тепла; головним чином тут відводиться тепло, виділене при терті в поршневих кільцях і сальнику. Тут основна мета охолодження - зниження температури стінок циліндра з тим, щоб поліпшити умови мастила. Основна кількість тепла віднімається у газу в проміжних холодильниках.
Часто після компресора встановлюють кінцеві холодильники. Ці холодильники на процес стиснення не впливають, і їх передбачають, виходячи з вимог техніки безпеки і технологічних потреб - для охолодження газу і відділення від нього вологи і масла. Витрата води, необхідний для цих холодильників, ми надалі не враховуємо.
Вода, що надходить в холодильник, може йти по проточній системі при достатньому її кількості або по замкнутій. В останньому випадку воду, нагріту в холодильнику, необхідно охолоджувати. На рис. 3.7 показані системи охолодження проточна (а) і циркуляційна (б) з бризкальних басейном. Вода подається для охолодження циліндрів першого і другого ступенів компресора (К) і в холодильник (X). Нагріта вода прямує в збірний басейн. При циркуляційної системі вода нагнітається насосом (Н) до місць охолодження, а в бризкальних басейнів, в систему розбризкування. Краплі і струменя води охолоджуються повітрям, і охолоджена вода збирається в другому басейні.
Охолодження води розбризкуванням супроводжується великим винесенням води і для свого пристрою вимагає великих площ.
Мал. 3.7. Проточна (а) і циркуляційна (6) системи подачі води для охолодження компресора
Тому в деяких випадках для охолодження застосовуються градирні - дерев'яні вежі з гратчастими перекриттями. Вода надходить в вежу зверху і стікає, розбиваючись на краплі. Зустрічний потік повітря охолоджує воду.
Відкриті системи охолодження води призводять до значного випаровуванню води, підвищенню концентрації солей і відкладення їх на стінках трубопроводів. У закритій системі циркуляції води цього не бракує.
Принцип розрахунку системи охолодження
Деталі компресора і стискається газ охолоджуються водою або повітрям. Основним охолоджуваних вузлом в компресорі є циліндр. Тут відводиться теплота, одержувана в результаті стиснення газу, від тертя поршневих кілець об поверхню циліндра і штока в сальнику. Газ охолоджується в охолоджувачах, розташованих між ступенями компресора.
Кількість теплоти Q1. відводиться від стисненого газу в одиницю часу в межступенчатом охолоджувачі,
де G - масова подача ступені компресора;
СP - масова теплоємність газу при постійному тиску;
Т1 - температура газу на виході з циліндра після стиснення;
Т2 - температура газу на вході в наступний щабель після охолоджувача.
Кількість теплоти Q2. відводиться від циліндра компресора в одиницю часу, зазвичай приймається рівним 0,7 від потужності, що витрачається на механічні втрати Nм1:
Кількість води W, необхідне для відводу теплоти Q1 + Q2 в одиницю часу:
де св - питома теплоємність води;
Тв2 - температура води на виході з охолоджувача;
Тв1 - температура води на вході в охолоджувач.
величину # 8710; T визначають таким чином, щоб температура охолоджувальної води не перевищувала 30. 45 ° С, так як при температурі більше 45 ° С починається підвищене випадання солей, що забруднюють поверхні теплообміну, і щоб швидкість води була не меншою 1,0. 1,5 м / с (інакше буде відбуватися швидке заливання поверхонь теплообміну).
Застосовуються різні типи межступенчатом охолоджувачів - многотрубний, ребристі, змієвикові, типу «труба в трубі», зрошувальні та інші. Визначення площі поверхні охолоджувального пристрою являють собою складну задачу, тому що повинні бути враховані багато факторів: ступінь вологості газу, швидкість газу, теплопровідність газу в залежності від його температури і тиску, щільність газу, коефіцієнт теплообміну в прямою і вигнутою трубі, оребрені труби і т . Д.
Необхідна поверхню охолодження зазвичай встановлюється по допускаються швидкостям прохідних перетинів і числа труб в пачці, а потім за кількістю теплоти, яка має бути відібрана, розраховується довжина трубного пучка. Якщо довжина труб виходить неприйнятною, розрахунок повторюють, змінюючи швидкості руху газу, діаметр труб і інші параметри охолоджувача.