Чем отличаются объём всасывания и объём нагнетания воздушного компрессора? Ошибки при пересчёте параметров и выборе оборудования

I. Основные понятия: существенное различие между объёмом вдоха и объёмом выдоха

В технических характеристиках воздушного компрессора объём всасываемого воздуха и объём нагнетаемого воздуха — два понятия, которые легко спутать. Понимание их различий является необходимым условием для правильной оценки эксплуатационных характеристик оборудования.

1. Объём всасывания (теоретический объём выпуска)

Объём всасывания обычно означает теоретический объёмный расход компрессора, то есть геометрический объём, описываемый ротором или поршнем компрессора за единицу времени. Он зависит исключительно от физических размеров компрессора и его частоты вращения. В идеальном случае объём всасывания является постоянной величиной и не зависит от таких эксплуатационных параметров, как давление нагнетания и температура.

2. Объём выпуска (фактический объём выпуска)

Рабочий объём — это фактический объём газа, отдаваемого компрессором; как правило, его приводят к объёму при стандартных условиях всасывания и в отрасли часто называют свободным объёмом воздуха. Вследствие утечек газа, расширения мёртвого пространства, сопротивления всасыванию и эффекта нагрева в реальных условиях рабочий объём всегда меньше теоретического объёма всасывания.

II. Перевод параметров: мост от теории к практике

При оценке и сравнении различных устройств необходимо проводить научно обоснованные пересчёты параметров, чтобы обеспечить сопоставимость данных на одной и той же базовой основе.

1. Пересчёт объёмного КПД

Ключевым параметром, связывающим объём всасываемого и нагнетаемого воздуха, является объёмный КПД. Объёмный КПД равен фактическому объёму нагнетаемого воздуха, делённому на теоретический объём всасываемого воздуха. Этот показатель отражает качество внутренней конструкции компрессора и точность его изготовления: чем выше КПД, тем меньше внутренние утечки и потери энергии.

2. Перевод состояния газа

Объём газа изменяется в зависимости от давления и температуры. При пересчёте объёма из рабочих условий в стандартные необходимо руководствоваться уравнением состояния идеального газа. Следует учитывать влияние следующих факторов окружающей среды:

• Влияние температурыЧем выше температура всасываемого воздуха, тем ниже его плотность, что приводит к уменьшению фактической массовой расхода всасываемого газа и, соответственно, к снижению объёма выхлопных газов в стандартных условиях.
• Влияние давления и высоты над уровнем моряВ районах с большой высотой атмосферное давление ниже, а плотность всасываемого воздуха снижается. Если не выполнить поправку на высоту, фактическая производительность компрессора будет значительно ниже номинального значения, указанного на шильде.
• Влияние влажностиВоздух содержит водяной пар, который занимает часть объёма; чем выше относительная влажность, тем меньше фактически поступает сухого воздуха.

III. Разбор распространённых ошибок при выборе оборудования

В процессе практического подбора оборудования неправильное толкование этих двух параметров нередко приводит к неоптимальной компоновке установки, что влечёт за собой перерасход энергии или остановку производства.

• Заблуждение первое: отождествление теоретического объёма впуска с фактическим объёмом выпуска.Некоторые специалисты по подбору оборудования при проектировании сети трубопроводов ориентируются непосредственно на теоретический объём всасываемого воздуха, игнорируя снижение объёмного КПД. Это приводит к тому, что конечные потребители сжатого воздуха сталкиваются с недостатком подачи и падением давления.
• Заблуждение второе: игнорирование поправок на условия окружающей среды на месте измеренийПри выборе оборудования для работы на высокогорье или в условиях высоких температур не производилась корректировка расхода газа, указанного в стандартных условиях, с учётом окружающей среды. При эксплуатации в тяжёлых условиях фактический массовый расход значительно снижается, что не позволяет удовлетворить технологические требования.
• Заблуждение третье: не учтены потери в трубопроводной сети и объём утечек.При выборе оборудования учитывается только номинальный расход газа на конечных устройствах, при этом не предусматривается запас на компенсацию падения давления в сети и на утечки в трубопроводах. Правильным подходом является после расчёта общего расхода газа добавить соответствующий коэффициент запаса системы.