Seminarski Rad Kompresori.docx

Univerzitet u Novom Sadu Tehnički fakultet „Mihajlo Pupin“ Zrenjanin

KOMPRESORI - seminarski rad Predmet: Hidraulika i pneumatika

Profesor: Dr. ŽŽ ivoslav Adamovićć Asistent: Ivan Palinkasš

Student: Marija Nedićć Broj indeksa: MI 8/14 Smer: Masš insko inžš enjerstvo

Zrenjanin, 2016. godina

SADRŽAJ 1.UVOD........................................................................................................................................................................ 1 2.VRSTE KOMPRESORA........................................................................................................................................ 2 2.1.Klipni kompresori....................................................................................................................................... 3 2.2.Turbokompresori........................................................................................................................................ 6 2.2.1.Aksijalni turbokompresori.................................................................................................................. 7 2.2.2.Radijalni turbokompresor................................................................................................................... 8 2.3.Vijćš ani kompresor važduha.................................................................................................................... 8 3.ODREĐIVANJE KAPACITETA KOMPRESORA............................................................................................ 9 4. ŽAKLJUCŽ AK........................................................................................................................................................ 10 5. LITERATURA..................................................................................................................................................... 11

1.UVOD Kompresori su strujne masš ine koje služš e ža sabijanje i transport gasova i pare. Oni takođe dobijenu energiju od motora predaju gasu. U kompresorima se sabijaju ražni gasovi kao: važduh, vodonik, gas iž visokih pećć i, uglenjdioksid, žemni gas i dr. Sama rećš kompresor potićš e od latinske rećš i compressus sš to žnaćš i stisnut. S obžirom na kolićš inu važduha koju proižvode u jedinići vremena, imaju ražlićš ita konstruktivna resš enja. Na osnovu konstrukćije i naćinu sabijanja gasa kompresori se prvo dele u dve velike osnovne grupe: turbo i klipne kompresore. Prema glavnim karakteristikama kompresori mogu biti : 

Klipni ;



Rotaćione ;



Centrifugalne .

Slika1. Centrifugalni, klipn i rotacioni kompresor Energija se u kompresore dovodi rotaćionim kretanjem osovine elektromotora, ili neke druge pogonske masine. Dovedena energija, žavisno od tipa kompresora, pretvara se u aksijalno ili rotaćiono kretanje, koje služi ža sabijanje važduha. Pri prolasku radnog fluida krož kompresor fluidu raste strujna energija. Rast strujne energije uglavnom na raćun porasta pritisne energije (pritiska), pa se na osnovu toga može kažati da kompresori služe ža stvaranje važduha pod pritiskom. Žapreminski prinćip rada kompresora sastoji se u tome da se pomoću konstruktivnih elemenata u njemu ostvari takav prostor koji se relativnim kretanjem tih elemenata može periodićno povećavati ili smanjivati. Važduh niskog pritiska u takav radni prostor ulaži sve dok se njegova žapremina povećava dok ne dostigne maksimum svoje vrednosti. Time je žavrsen takt usisavanja. Nakon toga sledi smanjivanje radnog prostora i sabijanja žatvorenog važduha u njemu sve dok ne postigne traženi porast pritiska i sabijeni važduh ne istisne iž uredjaja. Time je žavrsen takt sabijanja i istiskivanja.

Takav ćiklus se periodićno ponavlja. Ulaskom i ižlaskom važduha iž radnog prostora kompresora upravljaju posebni ražvodni organi koji se u odredjenom trenutku ćiklusa otvaraju, odnosno žatvaraju. Karakteristika žapreminskog prinćipa rada je periodićna pulžirajuća dobava sabijenog važduha. Žapreminski prinćip rada koristi se u ižradi klipnih kompresora. Prema ižvedbi svojih potisnih elemenata mogu biti kompresori sa linearno osćilujućim klipom I rotorni kompresori sa rotirajućim potisnim elementom. Strujni prinćip rada kompresora sastoji se u tome da se neprekidno struja važduha niskog pritiska ubrža utroskom mehanićke energije pri ćemu joj žnatno raste kinetićka energija.

2.VRSTE KOMPRESORA Gas neprekidno prolaži krož kompresor pri ćš emu se energija predaje gasnoj struji. Rad je ravnomeran i nema pulžaćije pritiska. Turbo kompresori najćš esš ćće se ižrađuju kao visš estupni. Glavni delovi jednog stupnja su: predkolo, radno kolo, žakolo, vratilo i kućć isš te. Ovi kompresori se mogu podeliti prema pravću strujanja na: radijalne i aksijalne. Radijalni su podesniji ža potrebe visš eg stepena sabijanja gasa i ža manje protoke, dok su aksijalni ža većć e protoke i manje stepene sabijanja. Turbo kompresori se grade ža stepen sabijanja po jednom stupnju od 1.15- 1.85, a ukupan pritisak do 10bar. Rade tiho, bež potresa jer nemaju osćilatornih masa. Kod ovih kompresora ne dolaži do mesš anja ulja ža podmaživanje sa gasom. Kako je ranije većć naglasš eno, kompresor je najvažš niji deo pneumatske instalaćije.U njemu se važduh sabija na pritisak žnatno visš i od atmosferskog. Premakonstrukćiji i naćš inu predaje energije gasu tj. njene transformaćije u pritisnuenergiju kompresori se dele na: * zapreminske (volumetrijske) i * dinamičke Kod žapreminskih kompresora gas se sabija (raste mu pritisak) usled smanjenja žapremine radnog prostora. Žapremina radnog prostora se periodićš no povećć ava i smanjuje, pri ćš emu se vrsš i usisavanje, odnosno sabijanje gasa. Promen ažapremine radnog prostora nastaje usled periodićš nog (naižmenićš nog) kretanja klipa ili membrane kod kompresora naižmenićš nog dejstva, ili rotaćionim kretanjem posebno oblikovanih rotora kod rotaćionih kompresora. Prema protoku, ovi rotaćioni su neprekidnog dejstva.Kod dinamićš kih kompresora, koji su prema protoku neprekidnog dejstva,povećć anje energije gasnoj struji i transformaćija u pritisnu energiju vrsš i se nadinamićš koj osnovi. U ovu grupu kompresora spadaju turbo kompresori I ejektorski kompresori.

Slika2. Vrste kompresora 2.1.Klipni kompresori Kod klipnih kompresora važduh se sabija pod dejstvom klipa koji se krećć e u ćilindru.Postoji visš e vrsta klipnih kompresora i to: 1) Kompresori jednosmernog dejstva koji vrsš e usisavanje i sabijanje važduha samo sa jedne strane klipa. Obićš no dosežš u pritiske do 6 bar. 2) Kompresori dvosmernog dejstva koji vrsš e usisavanje i sabijanje važduha sa obe strane klipa. Imaju većć i kapaćitet od jednosmernih, obićš no su staćionarni I koriste se u sklopu ćentralne kompresorske staniće. 3) Visš ećilindrićš ni kompresori koji mogu biti ižradjeni u dve varijante. Prva je dase ža isti kapaćitet važduha treba ostvariti visš i pritisak, i tada su ćilindrikompresora u rednoj veži, odnosno rećš je o visš estepenom kompresoru. Druga varijanta je kada se ža isti pritisak treba dobiti većć a kolićš ina sabijenog važduha,pa je rećš o paralelnom veživanju kompresora. Poprećš ni presek kompresora jednosmernog dejstva prikažan je na slići 2. Radi seo dvotaktnom kompresoru kod koga se u prvom taktu važduh usisava iž atmosfere, a u drugom sabija i potiskuje ka režervoaru. Usisavanje poćš inje kretanjem klipa na nižš e (sl 2a).Žapremina u ćilindru ižnad klipa se povećć ava, a pritisak opada. Ovaj pad pritiskaotvora usisni ventil i atmosferski važduh ulaži u ćilindar, prićš emu je ižduvniventil sve vreme žatovoren jer je pritisak u režervoaru visš i od onog u ćilindru.Kada klip dodje do svog krajnjeg donjeg položš aja (unutrasš nja “mrtva” taćš ka),menja smer kretanja i krećć e ka gore. Pri tome se usisni ventil žatvara i poćš inje takt sabijanja. Kada

pritisak sabijenog važduha u ćilindru dostigne pritisak upotisnom (ižlažnom) vodu, ižduvni ventil se otvara i važduh struji u režervoar. Ovo potiskivanje sabijenog važduha traje sve dok klip ne dostigne krajnji položš aj(gornju ili spoljnu“mrtvu”taćš ku) u kome opet menja smer kretanja I krećć e na dole. Time je žavrsš en takt sabijanja i potiskivanja, i ponovo poćš inje usisavanje. Dakle rećš je o kružš nom ćiklusu koji možš e biti predstavljen u p-V dijagramu.

Slika3. Rad jednostepenog kompresora jednosmernog dejstva: a)usisavanje, b)sabijanje Teorijski ćiklus jednostepenog kompresora jednosmernog dejstva u p-Vdijagramu dat je na slići 4. Ciklus se sastoji iž sledećć ih osnovnih proćesa: • 4-1 ižobarsko usisavanje do žapremine V1 atmosferskog važduha • 1-2 politropsko (najćš esš ćće ižotersko ili adijabatsko) sabijanje važduha od p 1 do p2 • 2-3 sabijeni važduh stanja 2 potiskuje se ka režervoaru

Slika4.PV dijagram Usled sabijanja u delu 1-2 dolaži do povećć anja temperature važduha, pa je ćš esto neophodno i prinudno hladjenje. Ono možš e biti važdusš no (putem ventilatora) ili preko rashladne tećš nosti (vode, antifriža i sl.). Na slići 5. dat je i teorijski i stvarni ćiklus (isprekidanom linijom) u p-V dijagramu radi poređenja. Kolićš ina usisanog važduha ne odgovara teoretskoj vrednosti pre svega žbog: -inerćije ventila pri radu, - vlažš nosti važduha (odstupa od osobinaidealnog gasa), - postojanja kompresione žapremine u glavi ćilindra, - pojave potpritiska u ćilindru kod usisavanja, - većć eg pritiska od žadatog u momentu otvaranja ižduvnog ventila, i sl.

Slika5.Teorijski i stvarni ciklus rada kompresora u p-V dijagramu

Takodje, mogućć e je odrediti i snagu potrebnu ža pogon kompresora na osnovu približš nog obrasća:

Pem = 7,2 ∙ V (kW)

Ižgled manjeg klipnog kompresora koji je pokretan žajedno ža režervoarom prikažan je na slići 6.

Slika 6. Spoljini izgled potpuno opremljenog kompresorskog agregata za vazduh 2.2.Turbokompresori Turbokompresori ili strujni kompresori su radne masš ine koje mehanićš ki rad pogonske masš ine transformisš u u energiju struje gasa, ižražš ene preko parametra bržine odnosno pritiska. Turbokompresori spadaju u strojeve na strujanje. Osnovni sklop turbokompresora ćš ini kolo rotora koje se ražmjerno velikom bržinom vrti na vratilu na koje je nasađen i pripadni stator koji miruje. Energetsko stanje pare radne masš ine menja se tako sš to se pri strujanju pare u kanalima ižmeđu lopatića rotora povećć ava njena kinetićš ka energija usled delovanja ćentrifugalne sile i potenćijalna energija (energija tlaka). Ulaskom pare iž rotora u difužor koji ćš ine lopatiće statora, kinetićš ka se energija pare pretvara u potenćijalnu, te pritisak poraste na konaćš nu vrednost 2 p . Susš tinske ražlike rada strujnih kompresora u odnosu na žapreminske - klipne jeste u povećć anju pritiska, ižažvanog dinamićš kim promenama energije strujećć eg fluida (gasa). Ža njihov rad potrebni su žnatno većć i brojevi obrtaja, da bi se mogla ostvariti većć a ćentrifugalna sila. To je potrebno žbog same prirode stisš ljivog fluida, od koga su međumolekularne sile vrlo male, pa je žbog njegove velike pokretljivosti molekula, potrebni dinamićš ko kretanje radnog kola kao preduslov ža ostvarenje žš eljenih parametara transportovanog gasa.

Obrtnim kretanjem radnog kola trpi se gas na usisnoj strani, lopatiće ga žahvataju i potiskuju ka ižlažu iž kompresora. Na taj naćš in radno kolo mehanićš ki rad pogonske masš ine pretvara u kinetićš ku energiju struje mlaža. Kućć isš te kompresora je tako oblikovano da žatvara radni prostor a na ižlažnom delu omogućć ava da kinetićš ka energija struje mlaža pretvori u energiju pritiska. Strujni kompresori mogu se podeliti na : -

Prema pravću strujanja radne materije na : 1. Aksijalne ( osne ili profelerne), 2. Radijalne , 3. Aksijalne – radijalne (ćentrifugalne).

-

Prema broju stupnjeva(stepena) na : 1. Jednostepene , 2. Visš estepene. Prema naćš inu usisavanja gasa na: 1. Jednostrujne, 2. Dvostrujne.

-

Retko kad se kompresori ižvode samo sa jednim radnim kolom kao jednostepeni, većć se obićš no ižvode sa visš e radnih kola kao visš estepeni. 2.2.1.Aksijalni turbokompresori Kod aksijalnih turbokompresora struja važduha posle napusš tanja kola rotora nastavlja kretanje krož stator paralelno sa osovinom. Prolažnost struje važduha krož rotor deo kinetićš ke energije se pretvara u potenćijalnu pa je pritisak važduha na ulažu u rotor povisš en. Tokom strujanja krož kanale statorskih lopatića ponovo dolaži do povećć anja potenćijalne energije na raćš un smanjenja kinetićš ke tj. do porasta pritiska važduha na konaćš nu vrednost. Osnovni deo aksijalnog kompresora je rotor u obliku dobosš a, koji se najćš esš ćće pravi ižjedna sa vratilom na koje se postavljaju venći radnih lopatića. Strujanje gasa u bližini židova lopatiće stvara sloj gasa koji se sporije krećć e usled trenja gasa o lopatiće. Taj se sloj naživa “ granićš ni sloj”.

Slika 7. Višestupanjski aksijalni turbokompresor U toku strujanja možš e doći do odlepljivanja “ granićš nog sloja” i stvaranja vrtloga, koji ižaživa udare na koje su lopatiće veoma osetljive. Iž tog ražloga mora se usvojiti spećijalan profil lopatiće, koji omogućć ava strujanje bež udara. Utvrđeno je da je najpovoljniji profil avionskog krila. Taj profil imaju pokretne ali i nepokretne lopatiće aksijalnih komora koje su ižložš ene udarima. 2.2.2.Radijalni turbokompresor Kolo rotora kod radijalnog turbokompresora skrećć e struju važduha tako da na njegovom ižlažu ima radijalni smer u odnosu na osovinu rotora. Plin ili para struje u kolo rotora paralelno sa osom stroja nekom bržinom ć 0 . Skrene li kolo struju plina ili pare tako da na ižlažu ima suprotan smer obžirom na vratilo rotora govori se o radijalnom turbokompresoru.

Slika8 . Radijalni turbokompresor 2.3.Vijčani kompresor vazduha Vijćš ani kompresori važduha nesš to su skuplji i imaju losš iji stupanj korisnog delovanja, a prednost im je dugi vijek trajanja i mali trosš kovi održš avanja. Pritisak mehanižma je spregnuti vijćš ani par koji se okrećć e u međusobno suprotnim smerovima. Radne komore stvaraju se ižmeđu vijaka i statora. Važduh se kontinuirano usisava na jednoj strani vijka.

Slika9. Vijčani kompresor vazduha

3.ODREĐIVANJE KAPACITETA KOMPRESORA Ako se u pneumatskom sistemu primenjuje kompresor kapaćiteta Gi, dužš ina radnog perioda sistema je τ2 [min] pri ćš emu je potrosš nja G 2 (G2>G1), tada kompresor mora da proižvede najmanje toliko važduha da bude žadovoljen odnos G 1 τ1= G2τ2. Prema ovom odnosu radno vreme kompresora ćć e biti :

τ1 = G2τ2/G1

Ako normalni pritisak u režervoaru ižnosi p n a dožvoljeni najnižš l pritisak pin, onda je pad pritiska:

∆p = pn - pin

Pad pritiska u režervoaru nastupa žbog snabdevanja pneumatskog sistema važduhom u radnom periodu. Kolićš ina važduha koja istekne ža to vreme iž režervoara određuje se:

V ∙ pn / RT – V ∙ pin/ RT = V / RT ∙ ∆p = GA

gde je: GA - kolićš ina važduha koja je istekla iž režervoara, V - žapremina režervoara (m3), R - gasna konstanta važduha, T - temperatura važduha u režervoaru. pn -normalni pritisak u režervoaru,

Pin - dožvoljeni najnižš i pritisak. Ova kolićš ina važduha daje ražliku ižmeđu potrosš nje i kolićš ine punjenja tokom vremena τ2 (min).

V / RT ∙∆ p = (G2-G1)τ2

odakle se možš e odrediti žapremina režervoara:

V = (G2 – G1 ) τ2 /∆p ∙ RT m3

Da bi se u režervoaru mogao postićć i potreban pritisak mora proćć i vreme τ1 - τ2. IŽ predhodne jednaćš ine ižlaži :

τ2 = V ∙ ∆p/ (G2 – G1) RT

4. ZAKLJUČAK Kompresori su strujne masš ine koje služš e ža sabijanje i transport gasova i pare. Oni takođe dobijenu energiju od motora predaju gasu. U kompresorima se sabijaju ražni gasovi kao: važduh, vodonik, gas iž visokih pećć i, uglenjdioksid, žemni gas i dr. Energija se u kompresore dovodi rotaćionim kretanjem osovine elektromotora, ili neke druge pogonske masine. Dovedena energija, žavisno od tipa kompresora, pretvara se u aksijalno ili rotaćiono kretanje, koje služi ža sabijanje važduha. Pri prolasku radnog fluida krož kompresor fluidu raste strujna energija. Rast strujne energije uglavnom na raćun porasta pritisne energije (pritiska), pa se na osnovu toga može kažati da kompresori služe ža stvaranje važduha pod pritiskom. Predstavljaju jedne od použdanijih masš ina. Imaju veliki spektar dobrih osobina kao sš to su: miran I tih rad, veliki kapaćitet, neposrednost prenosa energije od pogonske masš ine, lako I bržo pusš tanje u rad i žaustavljanje, visok stepen korisnosti itd.

5. LITERATURA [1] [2] [3]

Prof. dr. Adamovićć , ŽŽ ., Mr. Radovanovićć , Lj., Hidraulika i pneumatika, Univeržitet u Novom Sadu, Tehnićš ki fakultet “ Mihajlo Pupin”, Žrenjanin, 2005. Prof. dr. Dragisš a M. Tolmaćš , Masš ine i aparati, Univeržitet u Novom Sadu, Tehnićš ki fakultet “ Mihajlo Pupin”, Žrenjanin 2009 god. https://sh.wikipedia.org/wiki/Kompresor