Comprimir gas és un procés de consum d'energia externa per fer que el gas guanyi energia potencial de pressió. El compressor és el creador de gas comprimit. Per tant, el rendiment bàsic de la unitat d'aire del compressor d'aire de cargol és inseparable d'aquests quatre aspectes: pressió, cabal, potència i potència específica.
Rendiment bàsic del compressor d'aire de cargol - pressió
Obtenir l'energia potencial de pressió de l'aire comprimit és el rendiment més bàsic dels compressors d'aire, i els compressors d'aire de cargol no són una excepció. El motor principal dels compressors d'aire de cargol augmenta la pressió de l'aire consumint energia externa. Com més alta sigui la pressió, més energia es consumeix i més alts seran els requisits del motor principal. Normalment dividim els compressors d'aire en quatre categories segons la pressió de sortida:
Baixa pressió: 0,2 ~ 1,0 MPa
Pressió mitjana: 1.0~10MPa
Alta pressió: 10~100MPa
Pressió ultraalta: superior a 100 MPa
Els compressors d'aire de cargol solen tenir una pressió de sortida de 0,2~4,0 MPa, la qual cosa significa que el seu rendiment, viabilitat i economia són millors en aquest rang. Això ve determinat per l'estructura i el mode de funcionament de l'element d'aire del compressor, i també és el segment de pressió amb més demanda del mercat.
La pressió d'aire comprimit proporcionada pel compressor d'aire es mesura principalment mitjançant la relació de pressió, que és la relació entre la pressió de sortida Pd i la pressió d'aspiració Ps. Com més alta sigui la relació, més alta serà la pressió de sortida.
Fórmula ε=Pd/Ps (6)
Per al motor principal del compressor d'aire de cargol, hi ha una relació de pressió interna i una relació de pressió externa.
Relació de pressió interna: la relació entre la pressió en el volum interdentat del motor principal i la pressió d'aspiració, que està determinada per la posició i la forma dels orificis d'aspiració i escapament;
Relació de pressió externa: la relació entre la pressió al tub d'escapament i la pressió d'aspiració. Les pressions d'aspiració i escapament necessàries per a les condicions de funcionament o el flux del procés.
Quan la relació de pressió interna ≠ la relació de pressió externa, el motor principal consumirà més potència; quan la relació de pressió interna = la relació de pressió externa, el motor principal està en el millor estat.
Per al motor principal del compressor d'aire de cargol, quan el motor principal, la temperatura ambient, la pressió d'aspiració, la velocitat del motor principal i altres factors són els mateixos, com més alta sigui la pressió de sortida, més alt serà el consum d'energia.
Rendiment bàsic del compressor d'aire de cargol - flux de l'extrem d'aire
El cabal sol estar compost de cabal màssic i cabal volumètric. En les especificacions i estàndards de la indústria dels sistemes de compressors d'aire, normalment utilitzem el cabal volumètric com a mètode de mesura del cabal, que també s'anomena volum d'escapament o cabal de placa identificativa al meu país: sota la pressió d'escapament requerida, el volum de gas descarregat pel compressor d'aire per unitat de temps es converteix a l'estat d'admissió, és a dir, el valor volumètric de la pressió d'aspiració al tub d'admissió de la primera etapa i la temperatura i humitat d'aspiració. La unitat és m3/min. El cabal volumètric es divideix en cabal volumètric real i cabal volumètric estàndard.
Normalment, les mostres, les seleccions i les plaques de noms de les màquines utilitzen un cabal volumètric estàndard. A causa de la indústria, la regió i l'ús, el cabal volumètric estàndard en la demanda del mercat d'aire comprimit té dues definicions segons la diferència en l'estat estàndard (temperatura, pressió i components):
L'estat estàndard és la pressió P = 101.325 KPa; la temperatura estàndard T = 0 ℃; la humitat relativa és del 0%. Sovint es troba en gasos industrials, indústria química o documents de licitació, anomenat "quadrat estàndard", generalment amb el símbol de fórmula "VN" i la unitat de Nm3/min.
L'estat estàndard és la pressió P = 101.325KPa; la temperatura estàndard T = 20℃; la humitat relativa és del 0%. Normalment s'utilitza en els estàndards de la indústria de l'aire comprimit i s'anomena "condicions de treball estàndard". El símbol sol ser "V" i la unitat és m3/min.
Normalment, el cabal volumètric estàndard utilitzat a la nostra indústria de compressors d'aire és aquest últim. La conversió del cabal volumètric en els dos estats es pot calcular mitjançant la fórmula:
V(m3/min)=1,0732VN(Nm3/min) Fórmula (7)
Per al motor principal del compressor d'aire de cargol, en les mateixes altres condicions, com més gran sigui la distància central del rotor, més gran serà el seu cabal volumètric; com més alta sigui la velocitat del motor principal, més gran serà el seu cabal volumètric.
Cabal volumètric V = qv volum de compressió del motor principal × n velocitat del capçal Fórmula (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Fórmula (9)
On Z1 és el nombre de dents del rotor mascle; n és la velocitat del rotor mascle; λ és la relació d'aspecte del rotor; D és el diàmetre exterior del rotor mascle.
Per tant, per estalviar diners, normalment reduïm els tipus de motors principals i podem ajustar el volum d'escapament del compressor d'aire determinant la velocitat del motor principal per satisfer la demanda del mercat.
Tanmateix, la velocitat del motor principal del compressor de cargol no pot ser infinitament alta, normalment entre 800 i 10.000 rpm. Per tant, el fabricant del motor principal de cargol desenvolupa motors principals amb diferents rangs de cabal per satisfer els requisits de cabal del compressor de cargol.
Potència específica i càlcul de la unitat d'aire del compressor d'aire de cargol
La potència de l'eix consumida pel cabal volumètric per unitat de temps quan l'eix d'aire del compressor d'aire està funcionant. La unitat de potència específica és: kW/(m3/min).
La fórmula de càlcul és la següent:
SER extrem d'aire = Pd extrem d'aire/qv Fórmula (10)
Extrem d'aire Pd – potència de l'eix de l'extrem d'aire;
qv – cabal volumètric de l'extrem d'aire per unitat de temps
El seu valor de potència específica és:
SER extrem d'aire = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/min))
Com més petit sigui el valor de potència específica del capçal d'aire del compressor d'aire de cargol, menor serà el seu consum d'energia i millor serà el rendiment del capçal d'aire. En condicions de flux constant, com més alta sigui la pressió de sortida, més gran serà la potència de l'eix del capçal d'aire, de manera que més gran serà el seu valor de potència específica.
Cada compressor de cargol té un valor de potència específica òptim, que està relacionat amb la velocitat del motor principal. Quan la velocitat del motor principal és massa baixa, la fuita augmenta, el volum de gas disminueix i el valor de potència específica augmenta; quan la velocitat del motor principal és massa alta, la fricció augmenta, la potència de l'eix augmenta i el valor de potència específica augmenta. Però hi ha d'haver una velocitat òptima que faci que el valor de potència específica sigui el més baix. És per això que no és necessàriament correcte dir que com més gran sigui el motor principal, més estalvi d'energia s'estalvia.
Quan dissenyem compressors de cargol i compressors de freqüència variable, hem de garantir la qualitat i, alhora, tenir en compte l'economia, l'estandardització i la modularitat del motor principal. Per tant, utilitzarem la corba de valor de potència específica del motor principal per dissenyar i desenvolupar compressors de cargol amb diferents pressions i cabals.
Data de publicació: 17 de juliol de 2024
