ประสิทธิภาพพื้นฐานสามประการและกำลังจำเพาะของหัวคอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรู

การอัดแก๊สเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานภายนอกเพื่อให้แก๊สมีแรงดันและพลังงานศักยภาพ คอมเพรสเซอร์เป็นเครื่องสร้างแก๊สอัด ดังนั้น ประสิทธิภาพพื้นฐานของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูจึงแยกไม่ออกจากสี่ด้านนี้ ได้แก่ แรงดัน อัตราการไหล กำลัง และกำลังจำเพาะ
การทำงานพื้นฐานของหัวอัดอากาศแบบสกรู – แรงดัน

การสร้างแรงดันและพลังงานศักย์ของอากาศอัดเป็นฟังก์ชันพื้นฐานที่สุดของเครื่องอัดอากาศ และเครื่องอัดอากาศแบบสกรูเองก็ไม่มีข้อยกเว้น เครื่องยนต์หลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูจะเพิ่มแรงดันอากาศโดยใช้พลังงานจากภายนอก ยิ่งแรงดันสูงเท่าไหร่ ก็ยิ่งใช้พลังงานมากขึ้นเท่านั้น และความต้องการของเครื่องยนต์หลักก็ยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย โดยทั่วไปเราจะแบ่งเครื่องอัดอากาศออกเป็นสี่ประเภทตามแรงดันเอาต์พุต:

ความดันต่ำ: 0.2~1.0 MPa

แรงดันปานกลาง: 1.0~10 MPa

แรงดันสูง: 10~100 MPa

แรงดันสูงมาก: สูงกว่า 100 เมกะปาสคาล

โดยทั่วไปแล้ว คอมเพรสเซอร์ลมแบบสกรูจะมีแรงดันเอาต์พุตอยู่ที่ 0.2~4.0 MPa ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพ ความเหมาะสม และความคุ้มค่าจะดีกว่าในช่วงแรงดันนี้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและโหมดการทำงานของส่วนปลายคอมเพรสเซอร์ และยังเป็นช่วงแรงดันที่มีความต้องการในตลาดมากที่สุดอีกด้วย

แรงดันอากาศอัดที่ได้จากเครื่องอัดอากาศนั้นวัดได้หลักๆ จากอัตราส่วนแรงดัน ซึ่งก็คืออัตราส่วนของแรงดันขาออก Pd ต่อแรงดันขาเข้า Ps ยิ่งอัตราส่วนสูง แรงดันขาออกก็จะยิ่งสูง

สูตร ε=Pd/Ps (6)

สำหรับเครื่องยนต์หลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู จะมีอัตราส่วนความดันภายในและอัตราส่วนความดันภายนอก

อัตราส่วนแรงดันภายใน: อัตราส่วนของแรงดันในปริมาตรช่องว่างระหว่างฟันของเครื่องยนต์หลักต่อแรงดันดูด ซึ่งกำหนดโดยตำแหน่งและรูปร่างของช่องดูดและช่องไอเสีย

อัตราส่วนแรงดันภายนอก: อัตราส่วนของแรงดันในท่อไอเสียต่อแรงดันดูด แรงดันดูดและแรงดันไอเสียที่จำเป็นสำหรับสภาวะการทำงานหรืออัตราการไหลของกระบวนการ

เมื่ออัตราส่วนความดันภายในไม่เท่ากับอัตราส่วนความดันภายนอก เครื่องยนต์หลักจะใช้พลังงานมากขึ้น ในทางกลับกัน เมื่ออัตราส่วนความดันภายในเท่ากับอัตราส่วนความดันภายนอก เครื่องยนต์หลักจะอยู่ในสภาพที่ดีที่สุด

สำหรับเครื่องยนต์หลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู เมื่อปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิแวดล้อม แรงดันดูด ความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลัก และอื่นๆ เท่ากัน แรงดันเอาต์พุตที่สูงขึ้นจะส่งผลให้การใช้พลังงานสูงขึ้น

การทำงานพื้นฐานของหัวปั๊มลมแบบสกรู – อัตราการไหล

โดยทั่วไปแล้ว อัตราการไหลประกอบด้วยอัตราการไหลของมวลและอัตราการไหลของปริมาตร ในข้อกำหนดและมาตรฐานอุตสาหกรรมของระบบคอมเพรสเซอร์อากาศ เรามักใช้อัตราการไหลของปริมาตรเป็นวิธีการวัดอัตราการไหล ซึ่งในประเทศของฉันเรียกว่าปริมาตรไอเสียหรืออัตราการไหลตามป้ายชื่อ: ภายใต้แรงดันไอเสียที่ต้องการ ปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากคอมเพรสเซอร์อากาศต่อหน่วยเวลาจะถูกแปลงเป็นสถานะการดูด นั่นคือ ค่าปริมาตรของแรงดันดูดที่ท่อดูดขั้นแรก อุณหภูมิ และความชื้นของการดูด หน่วยเป็น m³/min อัตราการไหลตามปริมาตรแบ่งออกเป็นอัตราการไหลตามปริมาตรจริงและอัตราการไหลตามปริมาตรมาตรฐาน

โดยทั่วไป ตัวอย่าง การเลือก และป้ายชื่อเครื่องจักรจะใช้ปริมาณการไหลมาตรฐาน เนื่องจากอุตสาหกรรม ภูมิภาค และการใช้งาน ปริมาณการไหลมาตรฐานในตลาดอากาศอัดจึงมีสองนิยามที่แตกต่างกันตามสถานะมาตรฐาน (อุณหภูมิ ความดัน และส่วนประกอบ):

สภาวะมาตรฐานคือ ความดัน P = 101.325 กิโลปาสคาล อุณหภูมิมาตรฐาน T = 0 องศาเซลเซียส และความชื้นสัมพัทธ์ 0% มักพบเห็นได้ในอุตสาหกรรมก๊าซ อุตสาหกรรมเคมี หรือเอกสารประกวดราคา โดยเรียกกันว่า “ตารางมาตรฐาน” (standard square) มักใช้สัญลักษณ์ “VN” และหน่วยเป็น Nm³/min

สภาวะมาตรฐานคือ ความดัน P = 101.325 กิโลปาสคาล; อุณหภูมิมาตรฐาน T = 20 องศาเซลเซียส; ความชื้นสัมพัทธ์ 0% โดยทั่วไปจะใช้ในมาตรฐานของอุตสาหกรรมอากาศอัดและเรียกว่า “สภาวะการทำงานมาตรฐาน” สัญลักษณ์ที่ใช้โดยทั่วไปคือ “V” และหน่วยเป็น m³/min

โดยปกติ อัตราการไหลของปริมาตรมาตรฐานที่ใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องอัดอากาศของเราคือแบบหลัง การแปลงอัตราการไหลของปริมาตรภายใต้สองสภาวะนี้สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

V(ลบ.ม./นาที)=1.0732VN(Nm3/นาที) สูตร (7)

สำหรับเครื่องยนต์หลักของเครื่องอัดอากาศแบบสกรู ภายใต้เงื่อนไขอื่นๆ ที่เหมือนกัน ยิ่งระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของโรเตอร์มากขึ้นเท่าใด อัตราการไหลของปริมาตรก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลักสูงขึ้นเท่าใด อัตราการไหลของปริมาตรก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

อัตราการไหลปริมาตร V = ปริมาตรการอัดเครื่องยนต์หลัก qv × ความเร็วหัว n สูตร (8)

qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 สูตร (9)

โดยที่ Z1 คือจำนวนฟันของโรเตอร์ตัวผู้; n คือความเร็วของโรเตอร์ตัวผู้; λ คืออัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์; D คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของโรเตอร์ตัวผู้

ดังนั้น เพื่อความประหยัด เราจึงมักลดขนาดของเครื่องยนต์หลัก และสามารถปรับปริมาณไอเสียของเครื่องอัดอากาศได้โดยการกำหนดความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลักให้ตรงกับความต้องการของตลาด

อย่างไรก็ตาม ความเร็วรอบของเครื่องยนต์หลักของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูนั้นไม่สามารถสูงได้ไม่จำกัด โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 800 ถึง 10,000 รอบต่อนาที ดังนั้น ผู้ผลิตเครื่องยนต์หลักของคอมเพรสเซอร์แบบสกรูจึงพัฒนาเครื่องยนต์หลักที่มีช่วงปริมาตรการไหลที่แตกต่างกัน เพื่อตอบสนองความต้องการการไหลของคอมเพรสเซอร์แบบสกรู

กำลังจำเพาะและการคำนวณที่หัวอัดอากาศแบบสกรู

กำลังเพลาที่ใช้โดยปริมาตรการไหลต่อหน่วยเวลาเมื่อส่วนปลายของคอมเพรสเซอร์อากาศทำงาน หน่วยของกำลังจำเพาะคือ กิโลวัตต์/(ลูกบาศก์เมตร/นาที)

สูตรการคำนวณมีดังนี้:

SER air end = Pd air end/qv สูตร (10)

Pd air end – กำลังเพลาของชุดจ่ายลม;

qv – อัตราการไหลของปริมาตรอากาศต่อหน่วยเวลา

ค่ากำลังจำเพาะของมันคือ:

ปลายลม SER = 117/23.1 = 5.065 (kW/(m3/min))

ยิ่งค่ากำลังจำเพาะของหัวอัดอากาศแบบสกรูต่ำลงเท่าไร การใช้พลังงานก็จะยิ่งต่ำลง และประสิทธิภาพของหัวอัดอากาศก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ภายใต้สภาวะการไหลคงที่ ยิ่งแรงดันเอาต์พุตสูงเท่าไร กำลังของเพลาหัวอัดอากาศก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นค่ากำลังจำเพาะจึงยิ่งสูงขึ้น

คอมเพรสเซอร์แบบสกรูแต่ละตัวมีค่ากำลังจำเพาะที่เหมาะสม ซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วของเครื่องยนต์หลัก เมื่อความเร็วของเครื่องยนต์หลักต่ำเกินไป การรั่วไหลจะเพิ่มขึ้น ปริมาตรก๊าซจะลดลง และค่ากำลังจำเพาะจะสูงขึ้น เมื่อความเร็วของเครื่องยนต์หลักสูงเกินไป แรงเสียดทานจะเพิ่มขึ้น กำลังของเพลาจะเพิ่มขึ้น และค่ากำลังจำเพาะก็จะสูงขึ้นเช่นกัน แต่จะต้องมีความเร็วที่เหมาะสมที่สุดที่ทำให้ค่ากำลังจำเพาะต่ำที่สุด นี่คือเหตุผลที่การกล่าวว่าเครื่องยนต์หลักขนาดใหญ่กว่าจะประหยัดพลังงานมากกว่านั้นจึงไม่ถูกต้องเสมอไป

ในการออกแบบคอมเพรสเซอร์แบบสกรูและคอมเพรสเซอร์แบบปรับความถี่ได้ เราต้องมั่นใจในคุณภาพควบคู่ไปกับการพิจารณาถึงความประหยัด มาตรฐาน และความยืดหยุ่นของเครื่องยนต์หลัก ดังนั้น เราจะใช้กราฟค่ากำลังจำเพาะของเครื่องยนต์หลักในการออกแบบและพัฒนาคอมเพรสเซอร์แบบสกรูที่มีแรงดันและอัตราการไหลแตกต่างกัน