Спосіб стиснення текучого середовища і роторний компресор

Винахід стосується галузі машинобудування, зокрема, компресорної техніки і може бути застосований в установках розділення повітря, регенеративних газотурбінних установках тощо. Відомий спосіб стиснення газу за допомогою роторів компресора, на поверхні яких нарізані гвинтові зубці [Холодильные компрессоры. Справочник. М.: - Легкая и пищевая промышленность., 1981]. При обертанні роторів, які при цьому описують циліндричні поверхні і утворюють з корпусом сполуку майже без зазорів, відбувається змінювання об'єму газу. Стиснення газу підвищується за рахунок зменшення замкнутого об'єму при обертанні роторів. Недоліком указаного способу є невисокий ступінь стиснення газу, оскільки кут повороту роторів в процесі стиснення менше 360°. Відомий роторний (гвинтовий) компресор, який містить циліндричний корпус, в якому розташований вал і не менше двох роторів, та привод регулювання продуктивності (там же). Недоліком указаного роторного компресора є невисокий ступінь стиснення газу, оскільки кут повороту роторів в процесі стиснення менше 360°. Задачею винаходу є створення способу стиснення текучого середовища, який забезпечує високий ступінь стиснення. Поставлена задача вирішується тим, що у способі стиснення текучого середовища, що полягає у поданні текучого середовища на вхід роторного компресора і наданні роторам обертів, згідно з винаходом як текуче середовище використовують газ (пар) і рідину, які надходять до проточних каналів роторів, причому проточні канали мають вигляд гвинтової лінії, роторам одночасно надають оберти довкола центральної осі компресора і довкола власних осей, в результаті чого газ стискається удовж усієї довжини проточних каналів роторів, після чого стиснутий газ випускають через вихідні канали роторного компресора. Задачею винаходу також є створення роторного компресора, який забезпечує високий ступінь стиску текучого середовища. Поставлена задача вирішується тим, що в роторному компресорі, який містить циліндричний корпус, в якому розташований вал і не менше двох роторів, та привод з передачею, згідно з винаходом ротори розміщені на власних осях з можливістю обертання довкола власних осей та довкола центральної осі компресора, причому кожний ротор має проточний канал у вигляді гвинтової лінії, а виходи проточних каналів є вихідними каналами роторного компресора. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 схематично зображений роторний компресор у подовжньому перерізу; на фіг. 2 показано розподіл текучого середовища в кожному витку проточного каналу ротора. Роторний компресор містить циліндричний корпус 1, в якому розташований вал 2, ротори 3, 4, та привод 5 з передачею 6. Вал 2 закріплений у циліндричному корпусі 1 і з зовнішніх сторін корпуса установлений на опорних підшипниках. Ротори 3, 4 розміщені на власних осях обертання 7, 8, закріплених у корпусі за допомогою опорних підшипников. Кожний з роторів 3, 4 має проточний канал 9, 10 у вигляді гвинтової лінії. У корпусі передбачений канал для подання текучого середовища. Виходи проточних каналів роторів є вихідними каналами компресора (вхідний і вихідні канали показані стрілками на фіг. 1). Роторний компресор працює таким чином. Привод 5 приводить до обертання вал 2 і циліндричний корпус 1. Разом з корпусом 1 ротори 3, 4 обертаються довкола центральної осі компресора (осі вала 2) і одночасно за допомогою передачі 6 обертаються довкола власних осей. На вхід роторного компресора подають текуче середовище - газ (пар) і рідину, які надходять до проточних каналів 9, 10 роторів 3, 4. Під дією відцентрових сил газ стискається удовж усієї довжини проточних каналів 9, 10. Виділене в процесі стиснення газу тепло відводиться до рідини. Стиснутий газ випускають через вихідні канали компресора. Спосіб здійснюють таким чином. На вхід роторного компресора подають текуче середовище - газ (пар) і рідину, які надходить до проточних каналів 9, 10 роторів 3, 4, причому проточні канали мають вигляд гвинтової лінії. Роторам одночасно надають оберти довкола центральної осі компресора і довкола власних осей. В результаті рідина, густина якої перевищує густину газу, під дією відцентрових сил стискає газ. Виділене тепло від газу відводиться до рідини удовж усієї довжини проточного каналу ротора. Стиснутий газ виводять через вихідні канали компресора. Експериментальне підтверджена функціональна залежність Р вих = j (n1, d, n2, Dr), де Р вих - тиск газу на виході проточного каналу кожного ротора; n1-число обертів валу роторного компресора; d - різниця рівней рідини в одному витку проточного каналу ротора стосовно центральної осі компресора (практично вона дорівнюється внутрішньому діаметру ротора); n2 - число витків проточного каналу кожного ротора; Dr - різниця густини газу і рідини. Максимального значення Р вих досягає за умови рівності густини газу і рідини. Розподіл текучого середовища в кожному витку проточного каналу ротора показаний на фіг. 2. Приклад здійснення способу Установили швидкість обертання роторного компресора n1, =25 об/с. На вхід компресора подали текуче середовище - повітря і воду, які надійшли до проточних каналів роторів. Текуче середовище протікало удовж проточного каналу кожного ротора, обертаючись довкола власної осі ротора і осі вала компресора. В результаті повітря стискалось водою, виділене тепло від повітря відводилось до води. Стиснуте повітря випустили через вихідні канали компресора. Тиск повітря на виході проточного каналу кожного ротора Р вих було обчислено з врахуванням числа обертів валу роторного компресора n1 =25 об/с, внутрішнього діаметру ротора d = 0,3 м, числа витків проточного каналу кожного ротора n2=5, густини води r = 1000 кг/м3 (густину повітря не брали до уваги) і одержали Р вих = 1,66.107Па. Якщо тиск повітря на вході проточного каналу становить Р вх = 105 Па, то ступінь стиску газу 1,66.102. e= Таким чином, заявлені спосіб стиснення текучого середовища і роторний компресор забезпечують високий ступінь стиску.