6.2. ROTORNI KOMPRESORI (KOMPRESORI S ROTIRAJUĆIM STAPOVIMA)

Transcript

1 6.. ROTORNI KOMPRESORI (KOMPRESORI S ROTIRAJUĆIM STAPOVIMA) Rotori komprsori (koristi s i izraz komprsori s rotirajućim stapovima) spadaju u komprsor koji rad a volumtrijskom pricipu rada, dakl svojim aktivim potisim lmtima prisiljavaju pli da zauzm maji prostor. Dok s u stapim komprsorima promja voluma plia ostvaruj pomakom stapa u cilidru, kod rotorih s komprsora to ostvaruj promjom rlativog zakrtaja stapa u odosu a cilidar. Mož s dakl rći da «stap» rotira s obzirom a os cilidra. Rotori s komprsori izgrađuju s jdim ili dva rotora. Svim j rotorim komprsorima zajdičko to da sadrž samo rotirajuć pokrt mas, pa s mogu statički i diamički izvardo dobro uravotžiti. Zbog toga s mogu odabrati visok brzi vrtj = 5 5 s -. Tim rotori komprsori mogu biti malih dimzija i vlikih dobava, uz mogućost postizaja iskih (puhaljk) i srdjih (lamli i vijčai komprsori) komprsijskih omjra Komprsori s jdim rotorom grad s kao lamli komprsori i komprsori s ksctričim rotorom. Rotor ili laml kod ovih komprsora kližu po uutrašjm obodu cilidra, pa trba biti osigurao dobro podmazivaj. Zbog toga komprimirai pli sadrži odrđ količi mazivog ulja Lamli komprsori Lamli komprsori svladavaju komprsijsk omjr x =,5 4, a uz dvostpu komprsiju i x = 7 8. Najviš s primjjuju kao «boostr» komprsori u rashladim urđajima idustrijskog tipa, vćih rashladih učiaka, za rad u stupju iskog tlaka, gdj komprsijski omjri isu vliki i gdj ma vlikih zahtjva za rgulaciju rashladog učika. a a b f max c k b β / β / f max p R β / f β / d r p,t f p,t Sl. 6.. Lamli komprsor - gomtrija Lamli komprsori imaju valjkasti rotor okruglog prsjka s utorima po obodu u koj su ulož slobod laml. Broj lamla s odabir od m = 6 (maji komprsori), pa do m >6 (za vlik rashlad učik). Okrtajm rotora ctrifugala sila djluj a slobod 4

2 laml koj s izvlač iz rotora i svojim slobodim izvodicama alijžu a uutrašju površiu cilidra po kojm kližu. Pli s komprimira promjom vliči prostora izmđu dvij laml. Kada lamla prijđ prko ruba a a cilidru, pli usisog tlaka p i V f l (l j duljia tmpratur T zatvor j izmđu dvij laml i cilidra. Prostor rotora) j gomtrijski ajvći mogući prostor, pa s o smatra usisaim volumom. Kada lamla prijđ prko ruba d a cilidru otvara s spoj s tlačim vodom, a lamla potiskuj prd sobom komprimirai pli u tlači vod. U lamlim j komprsorima komprsijski omjr x = p p ovisa o gomtrijskim odosima kostrukcij (ksctričosti rotora, promjrima rotora ri cilidra R ) i mijja s bz obzira a uvjt koji vladaju u usisom i tlačom vodu komprsora. Kod rashladih urđaja tlak p mož biti vći, maji ili jdak tlaku p koji vlada u tlačom priključku cjvovodu prma kodzatoru (a koji ovisi o uvjtima hlađja kodzatora jgovom topliskom optrćju). za slučaj da j p p javljaju s rgtski gubici uslijd viška rada komprsij. Usisi i tlači vtili isu potrbi, ali s a tlači priključak trba ugraditi povrati vtil, da bi došlo povratog strujaja par kroz komprsor kada o ij u radu. Površia prsjka komor izmđu dvij laml, rotora i kućišta mož s izračuati iz gomtrijskih odosa kostrukcij i izosi (uz približj si β β koj vrijdi za dovoljo mali kut β odoso dovoljo vlik broj lamla m ): Rπ f k = [ + cos ε si ], gdj j ε =,dok maksimala površia za = izosi m R 4Rπ f max =. m Za vrijm zakrtaja rotora za kut izvrši s u komorici izmđu dviju lamla politropsko p V f komprimiraj, pa vrijdi p Vmax = p V = pv, ili max max = =. p V f Uvrštjm izraza za f max i f k u gorji izraz dobiva s p =. Iz ovog s izraza mož odrditi položaj brida d za postizavaj p + cos ε si odgovarajućg komprsijskog omjra x. Dobava lamlih komprsora izosi V& s = mf max l [m 3 /s], gdj j m broj lamla, l duljia rotora, brzia vrtj u [s - 4Rπ ], a f max =. Uvrštjm izraza za f max u izraz za V s m dobiva s V & s = 4πRl [m 3 /s]. Volumtrijski gubici u stvarom lamlom komprsoru uzrokovai su prstrujavajm plia iz tlačog u usisi prostor kroz radijalu zračost izmđu rotora i cilidra a putu -f-g, zagrijavajm plia u usisom prostoru a zagrijaom rotoru i lamlama, prigušivajm plia pri usisavaju, što astaj približavajm laml bridu a, t općito propuštajm plia iz prostora višg u prostor ižg tlaka, pr. kroz boč zračosti izmđu stapa, lamla i cilidra. max = max 5

3 Stvara j dobava V & = λv & s = λ 4π Rl [m 3 /s]. Podaci o stupju dobav mogu s lako izračuati aalitički i običo s dobivaju iz rzultata mjrja. Tako dobiva ovisost stupja dobav o vličii stroja i komprsijskom omjru prikazaa j a sljdćoj slici.,,8 Vliki strojvi λ,6 Mali strojvi,4, Sl. 6.. Ovisost stupja dobav o vličii lamlog komprsora i komprsijskom omjru 6... Komprsori s ksctričim rotorom Komprsori s ksctričim rotorom postižu maj komprsijsk omjr x =,5. Korist s u maloj mjri kao mali komprsori za hladjak u domaćistvima (u hrmtičkoj varijati) i vrlo rijtko za idustrijsk rashlad urđaj kao «boostr» komprsori. Rotor j uklij a osovii ksctričo za udaljost od ctral osi cilidra (koja s aziva ksctričost) i oa j razlika radijusa cilidra i rotora, tj. = R r. Odos ε = j R važa karaktrističa vličia komprsora s ksctričim rotorom. Komprsor s ksctričim rotorom sadrži osim rotora i cilidra i jdu lamlu koja kliž u utoru kućišta (sl. 6. a), a svojom j jdom izvodicom uvijk pritisuta a obod rotora djlovajm oprug a suprotoj izvodici. Lamla dijli usisi prostor V = F l od komprsijskog prostora Vk = Fk l (l j duljia rotora). Izvodica rotora B kliž po obodu cilidra (ili s rotor odvaljuj po obodu cilidra tako da j krtaj izvodic B koja tada ij uvijk a istom mjstu rotora jdako kao i u slučaju da rotor kliž po obodu cilidra). Izvodica B tvori drugo mjsto razdvajaja usisog i tlačog prostora V i V k. Zakrtajm rotora, tj. povćajm kuta rast usisi volum V, a istodobo smajjm kuta smajuj s prostor V i u jmu s komprimira pli usisa tijkom prthodog okrtaja. k x π Kada tlak p u prostoru V k arast do tlaka p koji vlada u tlačom vodu, otvara s automatski vtil C i pli s daljjim zakrtajm rotora istiskuj u tlači vod. Za površi 6

4 F i F k vrijdi F + Fk = kost, a ovis su pojdiačo o kutu zakrta rotora. Stoga j komprsijski omjr x fukcija kuta i gomtrijskog odosa ε =. R a) b) i C R A β r F B r R F a B F k F k Sl. 6.. Komprsor s ksctričim rotorom Mogu s izvsti izrazi za F i F F k koji glas: ε = ε 4 ( si ) + ( si ) ε = ε 4 ( π + si ) + ( 4π + si ) F k Usisai volum plia (usisavaj traj tijkom puog okrtaja rotora proporcioala j površii F π koja s račua kao: = π ) F ( R r ) π = π π = ε Da bi izvodica rotora B pokrila rub usisog kaala a potrbo j da s rotor zakr još za kut i tim s usisai pli koačo zatvori u komprsijski prostor Vk = Fk l. Na putu rotora od = do = vć usisai pli dijlom s vraća u usisi vod, a jgov j volum V = F l, pa j stvaro usisai volum a počtku komprimiraja V k = V π V, odoso F k = F π F. 7

5 ε ε ( π + si ) + ( 4π + si ) F k = 4 Komprsijski j omjr p p = p p V = V k k k k F = F. Dobava komprsora s ksctričim rotorom račua s uz brziu vrtj kao V & F l [m 3 /s] k = k Stupaj dobav j po vličii jdak stupju dobav malih lamlih komprsora s prthod slik ili što maji. V & = λ V & = λ F l [m 3 /s]. k k Vijčai komprsori s jdim vijkom Ovaj s komprsor sastoji od jdog cilidričog glavog rotora koji radi sprgut s dva zapora rotora koji su oblika diska. Glavi i zapori rotori mogu biti kostruirai s različitim oblicima i gomtrijom zahvata. Na slici 6.3 prikaza j oblik ajčšć upotrbljava u thici hlađja. glavi rotor brtva a tlačoj strai lžaj zapori rotor lžaj Slika 6.3. Vijčai komprsor s jdim rotorom 8

6 Glavi rotor ima zavoj utor a a obodu j cilidričog oblika. Dva idtiča zapora rotora oblika diska sa zubima postavlja su a suproti straama glavog rotora. Koćišt glavog rotora ima dva utora, tako da j omoguć prolaz za zub zaporih rotora. Pogo komprsora j prko vratila glavog rotora koji pokrć zapor rotor. Gomtrija ovog komprsora j takva da s rgija prosi dirkto s glavog rotora a pli. Osim majih gubitaka trja saga s prosi a zapor rotor (odatl aziv jdorotori). Procs komprsij mož s promatrati kroz tri odvoj faz (slika 6.4). glavi rotor zapori rotor kućišt tlači priključak usisai pli zapori rotor usisavaj komprsija istiskivaj Slika 6.4. Faz procsa komprsij u vijčaom komprsoru s jdim rotorom Usisavaj tijkom rotacij glavog rotora utor koji j otvor prma usisoj komori postpo s pui pliom. Zub zaporog rotora u zahvatu s utorom a glavom rotoru djluj kao stap pri usisu. Komprsija Okrtajm glavog rotora utor zahvaća zub zaporog rotora A (ozač zvjzdicom) i istovrmo biva pokriv cilidričim kućištm glavog rotora. Pli j zatvor u prostoru kojg formiraju tri stra utora a glavom rotoru, kućišt i zub zaporog rotora. Nastavkom rotacij, volum uutar utora s smajuj i pli s komprimira. Istiskivaj a mjstu odrđom gomtrijskim oblikom komprsora, gdj završava rub utora i počij tlači otvor završava s komprsija i pli s istiskuj u tlači vod, dok s volum utora smajuj do miimuma. 9

7 Komprsori sa spiralama (scroll) Izvdba j iz dvij idtič spiral umtut jda u drugu, jd stacioar i drug koja rotira i ksctričo j postavlja a vratilu u odosu a stacioaru i koja rotira. izlazi otvor stacioara zavojica rotirajuća zavojica izlaz par lžaj zavojic ksctricitt ulaz par ulaz par rotirajuća zavojica pogosko vratilo Sl Komprsor sa spiralama - dijlovi Tijkom rotacij odvija s procs usisavaja, komprsij i istiskivaja, a skoro s mož zamariti utjcaj kspazij iz šttog prostora koji j mali. Sva s tri procsa: usis, komprsija i istiskivaj odvijaju istovrmo u jdom okrtaju vratila sa spiralom. tlači priključak usis fiksa zavojica usis orbitala zavojica Sl Komprsor sa spiralama - prsjk s prikazaim položajm zavojica za različit kutov vratila Kostrukcija komprsora j jdostava, a a sljdćoj j slici prikaza prsjk kroz jda takav komprsor.

8 povrati vtil tlači priključak stacioara spirala rotirajuća spirala odrivi lžaj lžaj vratila vratilo motor usisi priključak kućišt ulja pumpa 6... Komprsori s dva rotora 6... Vijčai komprsori s dva vijka Sl Komprsor sa spiralama - sklop Rotori vijčaog komprsora s dva rotora imaju različit (komplmtar) profil prsjka. Dok j a slici 6.8. rotor s zuba i žlijba, uobičaj su izvdb s 4 zuba i 6 žlijbova prikaza a slici 6.9. (postoj i izvdb s 3 zuba i 4 žlijba, kao i sa 6 zuba i 8 žlijbova). Sl Rotori vijčaog komprsora s zuba i žlijba - pogld

9 Sl Rotori vijčaog komprsora s 4 zuba i 6 žlijbova - poprči prsjk Za primjr a slici 6.9. brzi vrtj rotora A i B moraju s odositi kao postiž zupčaim prijosom. = 6 4, što s Vijčai komprsori mogu u jdom stupju raditi do komprsijskog omjra x = 3, a uz dvokrato komprimiraj i do x = 9. Moguć su izvdb sa zupčaicima a vratilima rotora kod kojih s rotori mđusobo dodiruju, ali i izvdb kod kojih s rotori odvaljuju jda od drugog, pa j potrbo uutrašj podmazivaj klizih površia. Kako kod takv izvdb trba u izdašim količiama uštrcavati ulj izmđu rotora radi hlađja stroja i plia, to ulj ispujava raspor izmđu rotora i kućišta, pa j u jdom stupju komprimiraja moguć postići komprsijsk omjr do x = 8 9. Dobava ovih komprsora krć s od oko, do 4 m 3 /s, a brzia vrtj od 5 [s - ] pa do 5 [s - ]. Za visok brzi vrtj potrbi su zupčai prijosi. S asihroim motorom postižu s brzi vrtj do 5 [s - ] (dvopoli asihroi motori). Odlik vijčaih komprsora su: maju vtil i jima uzrokova volumtričk i rgtsk gubitk, ma potrb za podmazivajm mal dimzij obzirom a postigutu dobavu, rotirajuć simtrič pokrt mas pa j jdostavo uravotžj, prkiuta dobava ovisa o komprsijskom omjru koji j ovisa o brzii vrtj i gustoći plia isu osjtljivi a hidraulički udar kao stapi komprsori. Ndostaci: Skupa obrada rotora složog oblika ograič i promjjiv komprsijski omjr trošj sihroizacijskih zupčaika tškoć oko hlađja stroja bz uutrašjg podmazivaja

10 Rashladi vijčai komprsori rad s ubrizgavajm ulja u radi prostor. Ubrizgavaj s vrši običo kroz otvor u zasuu za rgulaciju dobav. Cirkulacija i tlačj ulja vrši s radom ulj pump, koja takođr tlači ulj u lžajv i brtvic komprsora. U tlači cjvovod rad tvari trba biti ugrađ odvajač ulja. Slika 6.3. Pogld a djlomičo otvori vijčai komprsor u poluhrmtičkoj izvdbi 6... Rgulacija dobav rashladih vijčaih komprsora Dobava s mož rgulirati bzstpo u širokim graicama od do % pu dobav. Jda od ačia da s to ostvari j pomoću zasua koji j ugrađ izmđu dva rotora a strai usisog prostora kućišta. Aksijalim pomicajm zasua otvara s vza izmđu usisog prostora i kaala koji su zasuom dotad bili zatvori. Tako j omogućo da s dio komprimira par vraća atrag u usisi vod, sv dok zahvat rotora prijđ rub zasua. Pomicajm zasua utjč s a kostrukcijski prdviđ komprsijski omjr, što ima za posljdicu povćaj rgtskih gubitaka pri smajoj dobavi. usisi priključak rotori usisi priključak tlači priključak zasu za rgulaciju dobav tlači priključak Slika 6.3. Usisi i tlači otvori vijčaog komprsora 3

11 komprsija razvodi rotor radi rotor usis urđaj za pomicaj zasua zasu za rgulaciju dobav istiskivaj POLOŽAJ ZASUNA PRI PUNOJ DOBAVI usis komprsija usis komprsija povrat par a usis povrat par a usis pomak zasua POLOŽAJ ZASUNA PRI PARCIJALNOJ DOBAVI istiskivaj pomak zasua POLOŽAJ ZASUNA PRI MINIMALNOJ DOBAVI istiskivaj Slika 6.3. Rgulacija dobav vijčaog komprsora Idikatorski dijagram i promjjivi protutlak Svim j rotorim komprsorima s uutrašjim komprimirajm plia koji maju automatski vtil a ulazu u tlači vod (lamli, vijčai, scroll) zajdička osobia (koja j vć raij spomuta) ta da rad s promjjivim komprsijskim omjrom. Kako j vć rčo, tlak p koji vlada u tlačom priključku i u cjvovodu prma kodzatoru ovisi o uvjtima hlađja kodzatora i jgovom topliskom optrćju. Koači tlak komprsij mijja s oviso o počtom tlaku p, jr j p = xp. Tlak p mož biti vći, maji ili jdak tlaku p.za slučaj da j protutlak u tlačom vodu iži od tlaka p, tj. p > pa komprimiraj ć s odvijati od p do p a zatim ć uslijditi prigušivaj i istiskivaj par u tlači vod u kojm vlada iži tlak p a. Ukoliko j protutlak u tlačom vodu viši od p, tj. p < pb komprimiraj ć s odvijati do tlaka p za koji j komprsor građ, kada ć, otvarajm izlazog kaala para višg tlaka p b iz tlačog voda ulazći atrag u komprsijski prostor dovršiti komprimiraj a «vajski» ači od b do 4. U oba slučaja javljaju s rgtski gubici uslijd viška rada komprsij koji j prikaza površiom -a-3- za slučaj p > pa i -b-4- za slučaj p < pb. Višak rada j to vći što j vća razlika koačog tlaka komprsij i protutlaka u tlačom vodu. Navd pojav uzrokuju i pulzacij tlaka a izlazu iz komprsora koj trba izbjgavati. (Napoma: zamar j štti prostor vidljivo iz dijagrama) 4

12 p p b b 4 p p a 3 a p V Sl Idikatorski dijagram i promjjivi protutlak 5