_1.webp)
Существует мнение, что компрессоры – это те же самые насосы, которые нагнетают газ вместо жидкости. В какой-то степени так и есть, однако между ними существуют значительные различия. Разбираемся в деталях.
Что общего у насоса и компрессора?
- И те и другие по принципу действия подразделяются на объемные и динамические (лопастные).
- И насосы и компрессоры способны обеспечить широкий диапазон производительности и давления.
- Поршневые насосы и компрессоры используются при низкой производительности и высоком давлении.
- Центробежные насосы и компрессоры хороши при высокой производительности, но низком напоре. Центробежный компрессор по другому называется воздуходувкой.
- И, наконец, винтовые насосы и компрессоры используются для обеспечения средних значений производительности и давления.
- В компрессорах, как и в насосах, может использоваться несколько рабочих ступеней (рабочих колес) при необходимости обеспечить высокое давление.
- И там и там используются уплотнения, подшипники, системы смазки. Однако на этом сходства заканчиваются.
Различия между компрессором и насосом
Слово на букву T (Термодинамика)
Основное различие между насосами и компрессорами связано с термодинамической природой газов. Из-за несжимаемости жидкости ее поведение может быть объяснено относительно простым уравнением Бернулли, в котором плотность жидкости предполагается постоянной в течение всего технологического процесса.
Газ, напротив, весьма хорошо сжимаем. Из-за этого работа компрессора представляет собой гораздо более сложный процесс по сравнению с работой насоса по перемещению жидкости.
Конструкция головки динамического компрессора определяется такими свойствами газа, как его плотность, молекулярная масса и отношение удельных теплоемкостей на входе каждого рабочего колеса. Еще одним существенным отличием является то, что энергия накапливается в газах при увеличении давления и физического сжатия молекул газа.
Кроме того, по мере увеличения давления газовой смеси, жидкие фракции могут отделяться в зависимости от степени сжатия и фактического состава (влажности) газа. Компрессорная линия при необходимости должна содержать осушитель, ибо попытка сжать жидкость приведет к выходу компрессора из строя.
Эффект Джоуля-Томсона
Интересным побочным эффектом является то, что сжатие газа приводит к увеличению его температуры, а его расширение, напротив, к охлаждению. Эффект обычно наблюдается в аэрозольной упаковке (например, дезодоранта или краски), но также используется в холодильниках, кондиционерах и при сжижении газов.
При обычных температурах и давлениях все реальные газы, кроме водорода и гелия, нагреваются при сжатии. Британские физики Джеймс Джоуль и Уильям Томсон исследовали это явление во второй половине 19 века.
В целях повышения эффективности работы компрессора требуется понизить температуру сжимаемого газа. Для этого используют теплообменники, жидкостные или воздушные.
Возможным побочным эффектом охлаждения сжатого воздуха является выделение из него жидкой фракции (по сути, выпадение росы). Жидкость мгновенно выводит компрессор из строя. По этой причине, большинство компрессоров требуют установки осушителей на всасывающей линии, а также между уровнями многоступенчатых компрессоров.
Чрезмерное попадание влаги в центробежных компрессорах может привести к коррозии рабочего колеса, перегрузки двигателя и даже к отказу подшипников. В поршневых компрессорах попадание жидкости ведет к немедленному повреждению головки из-за отсутствия внутренних зазоров в поршневой камере.
Надежность
В технологических линиях надежность и непрерывность работы компрессоров, как правило, более критична по сравнению с насосами. Они имеют более высокие затраты на приобретение и обслуживание при равной мощности. Настройка работы компрессоров более сложная, они часто являются наиболее уязвимым звеном во всей системе. Для инженеров настройка компрессорной линии может стать настоящей головной болью.
В большинстве случаев надежность компрессоров имеет первостепенное значение, поскольку в соответствиями с требованиями технологических процессов их выход из строя недопустим. Они должны непрерывно работать в течение 5 лет между ремонтами.
Для достижения этой цели, компрессоры требуют высокотехнологичных вспомогательных компонентов, таких как смазка подсистем, уплотнений и подшипников. Дополнительная защита в виде контроля помпажа для центробежных компрессоров и датчиков вибрации, как правило, интегрирована в высокоскоростных компрессорных установках.
Безопасность
Компрессоры потенциально гораздо более травмоопасны. Сжатый газ заключает в себе большую потенциальную энергию, к которой всегда следует относиться с должным уважением.
Добавьте сюда вероятность возгорания, если Вы имеете дело с горючими газами, и получите гремучую смесь технологических рисков, возникающих при эксплуатации компрессоров. По этой причине, проектирование, подбор и монтаж компрессоров требует большого мастерства, знаний и опыта по сравнению с использованием насосов.
Что по итогу?
компрессоры – это не просто насосы, которые перекачивают газ. Это самостоятельный класс оборудования, имеющего дело с другими физическими процессами и требующими другого подхода и знаний для их грамотной эксплуатации.