Comprimir gas é un proceso de consumo de enerxía externa para facer que o gas gañe enerxía potencial de presión. O compresor é o creador de gas comprimido. Polo tanto, o rendemento básico do compresor de aire de parafuso é inseparable destes catro aspectos: presión, fluxo, potencia e potencia específica.
Rendemento básico do compresor de aire de parafuso - presión do extremo de aire
Obter a enerxía potencial de presión do aire comprimido é o rendemento máis básico dos compresores de aire, e os compresores de aire de parafuso non son unha excepción. O motor principal dos compresores de aire de parafuso aumenta a presión do aire consumindo enerxía externa. Canto maior sexa a presión, máis enerxía se consume e maiores serán os requisitos para o motor principal. Normalmente dividimos os compresores de aire en catro categorías segundo a presión de saída:
Baixa presión: 0,2~1,0 MPa
Presión media: 1,0~10 MPa
Alta presión: 10~100MPa
Presión ultraalta: superior a 100 MPa
Os compresores de aire de parafuso adoitan ter unha presión de saída de 0,2~4,0 MPa, o que significa que o seu rendemento, viabilidade e economía son mellores neste rango. Isto vén determinado pola estrutura e o modo de funcionamento do extremo de aire do compresor, e tamén é o segmento de presión con maior demanda do mercado.
A presión do aire comprimido proporcionada polo compresor de aire mídese principalmente pola relación de presión, que é a relación entre a presión de saída Pd e a presión de succión Ps. Canto maior sexa a relación, maior será a presión de saída.
Fórmula ε=Pd/Ps (6)
Para o motor principal do compresor de aire de parafuso, hai unha relación de presión interna e unha relación de presión externa.
Relación de presión interna: a relación entre a presión no volume interdentado do motor principal e a presión de succión, que está determinada pola posición e a forma das portas de succión e escape;
Relación de presión externa: a relación entre a presión no tubo de escape e a presión de succión. As presións de succión e escape necesarias para as condicións de funcionamento ou o fluxo do proceso.
Cando a relación de presión interna ≠ a relación de presión externa, o motor principal consumirá máis potencia; cando a relación de presión interna = a relación de presión externa, o motor principal está no mellor estado.
Para o motor principal do compresor de aire de parafuso, cando o motor principal, a temperatura ambiente, a presión de succión, a velocidade do motor principal e outros factores son os mesmos, canto maior sexa a presión de saída, maior será o consumo de enerxía.
Rendemento básico do compresor de aire de parafuso - fluxo do extremo de aire
O fluxo adoita estar composto por fluxo másico e fluxo volumétrico. Nas especificacións e estándares da industria dos sistemas de compresores de aire, normalmente empregamos o fluxo volumétrico como método de medición do fluxo, que tamén se denomina volume de escape ou fluxo de placa de identificación no meu país: baixo a presión de escape requirida, o volume de gas descargado polo compresor de aire por unidade de tempo convértese ao estado de admisión, é dicir, o valor volumétrico da presión de succión no tubo de admisión da primeira etapa e a temperatura e humidade de succión. A unidade é m3/min. O fluxo volumétrico divídese en fluxo volumétrico real e fluxo volumétrico estándar.
Normalmente, as mostras, as seleccións e as placas de identificación das máquinas empregan un caudal volumétrico estándar. Debido á industria, á rexión e ao uso, o caudal volumétrico estándar na demanda do mercado de aire comprimido ten dúas definicións segundo a diferenza no estado estándar (temperatura, presión e compoñentes):
O estado estándar é presión P = 101,325 kPa; temperatura estándar T = 0 ℃; humidade relativa é do 0 %. Atópase a miúdo en gases industriais, industria química ou documentos de licitación, denomínase "cadrado estándar", normalmente co símbolo de fórmula "VN" e a unidade de Nm3/min.
O estado estándar é presión P = 101,325 kPa; temperatura estándar T = 20 ℃; humidade relativa é do 0 %. Normalmente úsase nos estándares da industria do aire comprimido e denomínase "condicións de traballo estándar". O símbolo adoita ser "V" e a unidade é m3/min.
Normalmente, o caudal volumétrico estándar empregado na nosa industria de compresores de aire é o último. A conversión do caudal volumétrico nos dous estados pódese calcular mediante a fórmula:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Fórmula (7)
Para o motor principal do compresor de aire de parafuso, nas mesmas outras condicións, canto maior sexa a distancia entre os centros do rotor, maior será o seu caudal volumétrico; canto maior sexa a velocidade do motor principal, maior será o seu caudal volumétrico.
Caudal volumétrico V = qv volume de compresión do motor principal × n velocidade da cabeza Fórmula (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Fórmula (9)
Onde Z1—número de dentes do rotor macho; n—velocidade do rotor macho; λ—relación de aspecto do rotor; D—diámetro exterior do rotor macho.
Polo tanto, en aras da economía, normalmente reducimos os tipos de motores principais e podemos axustar o volume de escape do compresor de aire determinando a velocidade do motor principal para satisfacer a demanda do mercado.
Non obstante, a velocidade do motor principal do compresor de parafuso non pode ser infinitamente alta, normalmente entre 800 e 10.000 rpm. Polo tanto, o fabricante do motor principal de parafuso desenvolve motores principais con diferentes rangos de caudal para satisfacer os requisitos de caudal do compresor de parafuso.
Potencia específica e cálculo do extremo de aire do compresor de parafuso
A potencia do eixe consumida polo fluxo volumétrico por unidade de tempo cando o extremo de aire do compresor de aire está funcionando. A unidade de potencia específica é: kW/(m3/min).
A fórmula de cálculo é a seguinte:
SER extremo de aire = Pd extremo de aire/qv Fórmula (10)
Extremo de aire Pd – potencia do eixe do extremo de aire;
qv – caudal volumétrico do extremo de aire por unidade de tempo
O seu valor de potencia específica é:
SER extremo de aire = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Canto menor sexa o valor de potencia específica do extremo de aire do compresor de parafuso, menor será o seu consumo de enerxía e mellor será o rendemento do extremo de aire. En condicións de fluxo constante, canto maior sexa a presión de saída, maior será a potencia do eixe do extremo de aire, polo que maior será o seu valor de potencia específica.
Cada compresor de parafuso ten un valor de potencia específica óptimo, que está relacionado coa velocidade do motor principal. Cando a velocidade do motor principal é demasiado baixa, a fuga aumenta, o volume de gas diminúe e o valor de potencia específica faise maior; cando a velocidade do motor principal é demasiado alta, a fricción aumenta, a potencia do eixe aumenta e o valor de potencia específica faise maior. Pero debe haber unha velocidade óptima que faga que o valor de potencia específica sexa o máis baixo. Por iso non é necesariamente correcto dicir que canto maior sexa o motor principal, máis aforro de enerxía se produce.
Cando deseñamos compresores de parafuso e compresores de frecuencia variable, debemos garantir a calidade, tendo en conta tamén a economía, a estandarización e a modularidade do motor principal. Polo tanto, empregaremos a curva de valor de potencia específica do motor principal para deseñar e desenvolver compresores de parafuso con diferentes presións e caudais.
Data de publicación: 17 de xullo de 2024
