Mnogi ljudi znaju da su dva stupnja kompresora prikladna za proizvodnju visokog tlaka, a prvi stupanj je prikladan za veliku proizvodnju plina. Ponekad je potrebno izvršiti više od dvije kompresije. Zašto vam je potrebna stupnjevana kompresija?
Kada se zahtijeva visok radni tlak plina, primjena jednostupanjske kompresije ne samo da je neekonomična, nego ponekad čak i nemoguća, te se mora koristiti višestupanjska kompresija. Višestupanjska kompresija je pokrenuti plin od udisaja, te nakon nekoliko pojačanja postići potreban radni tlak.

1. Uštedite potrošnju energije

Kod višestupanjske kompresije, hladnjak se može postaviti između stupnjeva, tako da se stlačeni plin podvrgava izobarnom hlađenju nakon kompresije jednog stupnja kako bi se smanjila temperatura, a zatim ulazi u cilindar sljedećeg stupnja. Temperatura se snižava, a gustoća povećava, tako da se lako dalje komprimira, što može znatno uštedjeti potrošnju energije u usporedbi s jednokratnim kompresijom. Stoga je pod istim pritiskom radno područje višestupanjske kompresije manje od one jednostupanjske kompresije. Što je veći broj stupnjeva, to je veća potrošnja energije i to je bliže izotermnoj kompresiji.
Napomena: Zračni kompresor vijčanog zračnog kompresora s ubrizgavanjem ulja vrlo je blizu procesa konstantne temperature. Ako nastavite komprimirati i nastavite hladiti nakon postizanja zasićenog stanja, kondenzirana voda će se istaložiti. Ako kondenzirana voda uđe u separator ulje-zrak (spremnik za ulje) zajedno sa komprimiranim zrakom, emulgirati će rashladno ulje i utjecati na učinak podmazivanja. Kontinuiranim povećanjem kondenzirane vode, razina ulja će i dalje rasti, da bi konačno rashladno ulje ulazilo u sustav zajedno sa komprimiranim zrakom, zagađujući komprimirani zrak i uzrokujući ozbiljne posljedice na sustav.
Stoga, kako bi se spriječilo stvaranje kondenzirane vode, temperatura u kompresijskoj komori ne smije biti preniska i mora biti viša od temperature kondenzacije. Na primjer, zračni kompresor s ispušnim tlakom od 11 bara (A) ima temperaturu kondenzacije od 68 °C. Kada je temperatura u kompresorskoj komori niža od 68 °C, kondenzirana voda će se istaložiti. Stoga temperatura ispuha vijčanog zračnog kompresora s ubrizgavanjem ulja ne može biti preniska, odnosno primjena izotermne kompresije u vijčanom zračnom kompresoru s ubrizgavanjem ulja ograničena je zbog problema kondenzirane vode.

2. Poboljšajte iskorištenost volumena

Zbog tri razloga proizvodnje, ugradnje i rada, slobodni volumen u cilindru uvijek je neizbježan, a slobodni volumen ne samo da izravno smanjuje efektivni volumen cilindra, već se i zaostali visokotlačni plin mora proširiti na usisni tlak. , cilindar može početi udisati svježi plin, što je jednako daljnjem smanjenju efektivnog volumena cilindra.
Nije teško razumjeti da ako je omjer tlaka veći, zaostali plin u zazornom volumenu će se brže širiti, a efektivni volumen cilindra će biti manji. U ekstremnim slučajevima, čak i nakon što se plin u slobodnom volumenu potpuno proširi u cilindru, tlak još uvijek nije niži od usisnog tlaka. U ovom trenutku, usis i ispuh se ne mogu nastaviti, a efektivni volumen cilindra postaje nula. Ako se koristi višestupanjska kompresija, omjer kompresije svakog stupnja je vrlo mali, a zaostali plin u volumenu zazora malo se širi kako bi dosegao usisni tlak, što prirodno povećava efektivni volumen cilindra, čime se poboljšava stopa iskorištenja volumen cilindra.

3. Snizite temperaturu ispušnih plinova

Temperatura ispušnog plina kompresora raste s povećanjem omjera kompresije. Što je veći omjer kompresije, to je viša temperatura ispušnih plinova, ali pretjerano visoka temperatura ispušnih plinova često nije dopuštena. To je zato što: u kompresoru podmazanom uljem, temperatura ulja za podmazivanje će smanjiti viskoznost i pogoršati trošenje. Kada temperatura poraste previsoko, lako je stvoriti naslage ugljika u cilindru i na ventilu, pogoršati trošenje, pa čak i eksplodirati. Iz raznih razloga, temperatura ispušnih plinova je uvelike ograničena, pa se mora koristiti višestupanjska kompresija za smanjenje temperature ispušnih plinova.
Napomena: Stupnjevita kompresija može smanjiti temperaturu ispuha vijčanog kompresora zraka, au isto vrijeme također može učiniti toplinski proces kompresora zraka što bližim kompresiji konstantne temperature kako bi se postigao učinak uštede energije, ali nije apsolutna. Posebno za vijčane zračne kompresore s ubrizgavanjem ulja s ispušnim tlakom od 13 bara ili manjim, zbog niskotemperaturnog rashladnog ulja koje se ubrizgava tijekom procesa kompresije, proces kompresije je već blizu procesa konstantne temperature i nema potrebe za sekundarna kompresija. Ako se stupnjevita kompresija provodi na temelju ovog hlađenja ubrizgavanjem ulja, struktura je komplicirana, trošak proizvodnje se povećava, a otpor protoka plina i dodatna potrošnja energije također se povećavaju, što je mali gubitak . Osim toga, ako je temperatura preniska, stvaranje kondenzirane vode tijekom procesa kompresije dovest će do pogoršanja stanja sustava, što će rezultirati ozbiljnim posljedicama.

4. Smanjite silu plina koja djeluje na klipnjaču

Na klipnom kompresoru, kada je omjer kompresije visok i koristi se jednostupanjska kompresija, promjer cilindra je veći, a viši konačni tlak plina djeluje na veću površinu klipa, a plin na klipu je veći. Ako se usvoji višestupanjska kompresija, plinska sila koja djeluje na klip može se znatno smanjiti, tako da je moguće učiniti mehanizam laganim i poboljšati mehaničku učinkovitost.
Naravno, višestupanjska kompresija nije što više to bolje. Jer što je veći broj stupnjeva, to je složenija struktura kompresora, povećanje veličine, težine i cijene; povećanje prolaza plina, povećanje gubitka tlaka plinskog ventila i upravljanja itd., pa ponekad što je veći broj stupnjeva, to je niža ekonomičnost, to je veći broj stupnjeva. S više pokretnih dijelova povećava se i mogućnost kvara. Mehanička učinkovitost također će biti smanjena zbog povećanog trenja.