Общие сведения о воздуходувных и компрессорных машинах
В системах водоснабжения и водоотведения для осуществления многих технологических процессов (при работе аэротенков станций аэрации, для воздушно-водяной промывки фильтров, для обеспечения работы эрлифтов и др.) широко используется сжатый воздух. Сжатие и перемещение воздуха по трубам (воздуховодам) осуществляется с помощью машин, которые называются воздуходувными и компрессорными. Те и другие (сходные по принципу действия) имеют небольшие конструктивные различия, а разделение их принято условно по предельно создаваемому давлению: воздуходувки — до 0,3 МПа, компрессоры — более 0,3 МПа.
Классификация воздуходувных и компрессорных4 машин по принципу их действия и другим признакам аналогична классификации насосов. Они подразделяются на динамические и объемные. К динамическим относятся лопастные (центробежные и осевые), к объемным — поршневые, пластинчатые и др. Те и другце могут быть одно- и многоступенчатыми.
В настоящей главе приводится описание лишь тех воздуходувно-компрессорных машин, которые используются в системах водоснабжения и водоотведения.
Одной из главных особенностей расчета и исследования рабочего процесса воздуходувных и компрессорных машин по« сравнению с насосами является учет сжимаемости перекачиваемой среды и связанных с этим термодинамических процессов.
К основным параметрам, характеризующим работу воздуходувок и компрессоров, относятся подача объемная (Q, м3/с) или массовая (Af = pQ, кг/с); начальное давление (pi, Па); конечное давление (р2, Па); степень повышения давления (s=p2/pi); мощность (N, кВт).
В отличие от насосов эффективность воздуходувных и компрессорных машин нельзя оценивать только по энергетическому КПД. Сжатие газа при различных условиях теплообмена сопровождается различными термодинамическими процессами. Совершенство процесса оценивается относительным термодинамическим КПД: изотермическим т]из = £из/Ь или изоэнтропическим r]a = La/L, где£Из и £а — удельная энергия соответственно изотермического и изоэнтропического процесса; L — удельная энергия действительного политропного процесса, протекающего в машине, с показателем п;
Изотермический КПД (т]из = 0,65…0,85) используется для оценки работы компрессоров с интенсивным водяным охлаждением (поршневые, шиберные), изоэнтропический (ца=0,8…0,9) более точно характеризует работу воздуходувок и компрессоров с неинтенсивным охлаждением (центробежные, осевые).
Характеристиками динамических лопастных воздуходувно-компрессорных машин являются зависимости конечного давления (или степени повышения давления в), мощности внутреннего (политропного или изотермического) КПД от подачи при заданной частоте вращения рабочего колеса.
Пересчет характеристик при изменении частоты вращения ротора с достаточной степенью точности можно произвести следующим образом. Заданные характеристики при частоте вращения па требуется пересчитать на характеристики при частоте пъ, а также неизменных составе газа и начальных параметрах.
Для пересчета подачи пользуются формулой пропорциональности
Пересчет подачи по этой формуле дает тем большую погрешность, чем выше степень повышения давления машины.
Степень повышения давления пересчитывают по формуле
Определив значения вь при разных подачах, вычисляют давления рь = Р18д и строят характеристику p2 = f(Q)-
Мощность пересчитывают по формуле
Лопастные воздуходувные машины, как и насосы, допускается соединять параллельно и последовательно при работе на один воздухопровод. Поэтому методика подбора воздуходувных машин и анализа их совместной работы аналогична методике, рассмотренной в параграфе 1.15.
