39. Устройство и действие воздуходувки рут.

Газодувка „Рут" состоит из корпуса 1 (рис. 14.6), снабженного всасывающим 2 и нагнетательным 5 патрубками. В корпусе с зазором симметрично продольной оси установлены два ротора 3, жестко соеди­ненные с валами и вращающиеся в противоположные стороны. Двига­тель вращает вал ведущего ротора, а ведомому вращение передается через внешние шестерни 4, обеспечивающие гарантированные зазоры между поверхностями винтов. Отсутствие трения в рабочей полости газодувки не требует смазки и на загрязняет маслом сжимаемый газ.

Теоретическая индикаторная диаграмма рабочего процесса газо­дувки „Рут" отражает следующие процессы: 4-1- всасывание, 1-2-выравнивание давления в рабочей камере (мгновенное), 2-3- вытал­кивание газа, 3-4— мгновенное падение давления. Линия 1—2' соот­ветствует сжатию газа в поршневом компрессоре. Из сравнения диаг­рамм поршневого компрессора и газодувки „Рут" следует, что в газодувке необходимо затратить больше работы на сжатие газа на величину площади диаграммы 1-2-2'-1. Недостатком газодувки является и то, что при увеличении п_к растут объемные потери через зазоры и радиальные силы, действующие на роторы.

Для наддува судовых дизелей используют воздуходувки п_к <= 1,8, частотой вращения 300-9000 об/мин и подачей до 700 м³/мин.

40. Рабочий процесс поршневого компрессора

В поршневом компрессоре перемещение газа из области низкого в область высокого давления осуществляется в три этапа – всасывание. Сжатие и нагнетание. Эти три этапа составляют рабочий процесс компрессора, который изображают на диаграмме и называют индикаторной диаграммой. На рисунке 14.2 изображен рабочий процесс идеальной ступени поршневого компрессора, который не учитывает вредное пространство в ступени, потери в клапанах, объемные потери и теплообмен сжимаемого газа со стенками цилиндра. Линия 4-1 – всасывание, 1-2 – сжатие, 2-3 – нагнетание, 3-4 – мгновенное падение давление в цилиндре. Линия 1-2- сопровождается изменением удельного объема газа и давления и в термодинамическом отношении является линией процесса. Работа на сжатие – площадь 1-2-3-4-1 и равна сумме работ всасывания, сжатия и нагнетания.

Диаграмма 14.3 отражает процесс политропного расширения газа, занимавшего объем вредного пространства Vм при давлении p2 до объема V4 и давления p1 (линия 3-4).

41. Многоступенчатое сжатие и промежуточное охлаждение в поршневом компрессоре.

Если надо получить высокие конечные давления, переходят к многоступенчатому сжатию. При этом между ступенями устанавливают промежуточные теплообменники. В каждой последующей ступени сжатия процесс начинается практически с исходной начальной температуры. В результате перехода на многоступенчатое сжатие снижается температура газа в конце сжатия, процесс становится более производительным и экономичным, снижается максимальная величина поршневых сил, действующих в ступени. На рисунке представлена теоретическая диаграмма сжатия газа в трехступенчатом компрессоре. Сжатие газа протекает ступенчато, причем участки изоэнтропического сжатия 1-2, 1’-2’,1”2”, осуществляемого в компрессоре, чередуются с участками изобарического охлаждения 2-1’, 2’-1” в промежуточных теплообменниках. Процесс многоступенчатого сжатия газа представляет собой совокупность процессов в отдельных ступенях сжатия, и затрачиваемая на него работа равна сумме работ в отдельных степенях. Преимущества многоступенчатого сжатия заключается в экономии в затрате работы (заштрихованная площадь). Значительно снижается максимальная величина поршневой силы в степени. С увеличением числа ступеней в каждой из них снижается, объемный коэффициент увеличивается, подача компрессора возрастает. При этом растут затраты на механическое трение. На сопротивления при всасывании и нагнетании в дополнительной ступени.