स्क्रू एयर कंप्रेसर एयर एंड के तीन बुनियादी प्रदर्शन और विशिष्ट शक्ति

गैस को संपीड़ित करना एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें गैस को दबाव और स्थितिज ऊर्जा प्राप्त कराने के लिए बाहरी ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। संपीड़ित गैस का निर्माता कंप्रेसर होता है। इसलिए, स्क्रू एयर कंप्रेसर के वायु सिरे का मूल प्रदर्शन इन चार पहलुओं से अविभाज्य रूप से जुड़ा हुआ है: दबाव, प्रवाह, शक्ति और विशिष्ट शक्ति।
स्क्रू एयर कंप्रेसर के एयर एंड का मूल प्रदर्शन – दबाव

संपीड़ित हवा की दाब स्थितिज ऊर्जा प्राप्त करना वायु संपीडनों का सबसे मूलभूत कार्य है, और स्क्रू वायु संपीडन भी इसका अपवाद नहीं हैं। स्क्रू वायु संपीडनों का मुख्य इंजन बाहरी ऊर्जा का उपयोग करके हवा का दाब बढ़ाता है। दाब जितना अधिक होगा, ऊर्जा की खपत उतनी ही अधिक होगी, और मुख्य इंजन की आवश्यकता भी उतनी ही अधिक होगी। आमतौर पर हम आउटपुट दाब के अनुसार वायु संपीडनों को चार श्रेणियों में विभाजित करते हैं:

निम्न दाब: 0.2~1.0MPa

माध्यम दाब: 1.0~10MPa

उच्च दाब: 10~100MPa

अति उच्च दाब: 100 एमपीए से ऊपर

स्क्रू एयर कंप्रेसर आमतौर पर 0.2~4.0MPa का आउटपुट प्रेशर देते हैं, जिसका अर्थ है कि इस रेंज में इनका प्रदर्शन, उपयोगिता और किफायती होना बेहतर होता है। यह कंप्रेसर के एयर एंड की संरचना और कार्यशैली पर निर्भर करता है, और यही वह प्रेशर सेगमेंट है जिसकी बाजार में सबसे अधिक मांग है।

एयर कंप्रेसर द्वारा प्रदान किए गए संपीड़ित वायु दाब को मुख्य रूप से दाब अनुपात द्वारा मापा जाता है, जो आउटपुट दाब Pd और सक्शन दाब Ps का अनुपात होता है। अनुपात जितना अधिक होगा, आउटपुट दाब उतना ही अधिक होगा।

ε=Pd/Ps सूत्र (6)

स्क्रू एयर कंप्रेसर के मुख्य इंजन के लिए, आंतरिक दबाव अनुपात और बाहरी दबाव अनुपात होते हैं।

आंतरिक दबाव अनुपात: मुख्य इंजन के दांतों के बीच के आयतन में दबाव और चूषण दबाव का अनुपात, जो चूषण और निकास पोर्ट की स्थिति और आकार द्वारा निर्धारित होता है;

बाह्य दाब अनुपात: निकास पाइप में दाब और चूषण दाब का अनुपात। परिचालन स्थितियों या प्रक्रिया प्रवाह के लिए आवश्यक चूषण और निकास दाब।

जब आंतरिक दबाव अनुपात ≠ बाह्य दबाव अनुपात होता है, तो मुख्य इंजन अधिक शक्ति की खपत करेगा; जब आंतरिक दबाव अनुपात = बाह्य दबाव अनुपात होता है, तो मुख्य इंजन सर्वोत्तम स्थिति में होता है।

स्क्रू एयर कंप्रेसर के मुख्य इंजन के लिए, जब मुख्य इंजन, परिवेश का तापमान, चूषण दबाव, मुख्य इंजन की गति और अन्य कारक समान हों, तो आउटपुट दबाव जितना अधिक होगा, बिजली की खपत उतनी ही अधिक होगी।

स्क्रू एयर कंप्रेसर के वायु अंत प्रवाह का मूल प्रदर्शन

प्रवाह आमतौर पर द्रव्यमान प्रवाह और आयतन प्रवाह से मिलकर बनता है। वायु संपीडन प्रणालियों के उद्योग विनिर्देशों और मानकों में, हम आमतौर पर प्रवाह मापन विधि के रूप में आयतन प्रवाह का उपयोग करते हैं, जिसे हमारे देश में निकास आयतन या नामप्लेट प्रवाह भी कहा जाता है: आवश्यक निकास दाब के तहत, वायु संपीडन द्वारा प्रति इकाई समय में उत्सर्जित गैस की मात्रा को अंतर्ग्रहण अवस्था में परिवर्तित किया जाता है, अर्थात् प्रथम चरण के अंतर्ग्रहण पाइप पर चूषण दाब और चूषण तापमान और आर्द्रता के आयतन मान को आधार बनाया जाता है। इसकी इकाई m³/min है। आयतन प्रवाह को वास्तविक आयतन प्रवाह और मानक आयतन प्रवाह में विभाजित किया जाता है।

आमतौर पर, नमूनों, चयनों और मशीन की नामपट्टियों में मानक आयतन प्रवाह का उपयोग किया जाता है। उद्योग, क्षेत्र और उपयोग के कारण, संपीड़ित वायु बाजार में मानक आयतन प्रवाह की मांग में मानक स्थिति (तापमान, दबाव और घटक) में अंतर के अनुसार दो परिभाषाएँ हैं:

मानक अवस्था में दाब P=101.325 किलोपैला; मानक तापमान T=0℃; सापेक्ष आर्द्रता 0% होती है। यह अक्सर औद्योगिक गैस, रसायन उद्योग या बोली दस्तावेजों में पाया जाता है, जिसे "मानक वर्ग" के रूप में संदर्भित किया जाता है, आमतौर पर सूत्र चिह्न "VN" और इकाई Nm³/min के साथ।

मानक अवस्था में दाब P = 101.325 किलोपैमा (KPa); मानक तापमान T = 20℃; सापेक्ष आर्द्रता 0% होती है। इसका उपयोग आमतौर पर संपीड़ित वायु उद्योग के मानकों में किया जाता है और इसे "मानक कार्य परिस्थितियाँ" कहा जाता है। इसका प्रतीक आमतौर पर "V" होता है और इकाई m³/min होती है।

आमतौर पर, हमारे एयर कंप्रेसर उद्योग में उपयोग की जाने वाली मानक वॉल्यूम फ्लो रेट बाद वाली होती है। दोनों स्थितियों के तहत वॉल्यूम फ्लो रेट रूपांतरण की गणना निम्न सूत्र द्वारा की जा सकती है:

V(m3/min)=1.0732VN(Nm3/min) सूत्र (7)

स्क्रू एयर कंप्रेसर के मुख्य इंजन के लिए, अन्य सभी परिस्थितियाँ समान रहने पर, रोटर केंद्र की दूरी जितनी अधिक होगी, उसकी आयतन प्रवाह दर उतनी ही अधिक होगी; मुख्य इंजन की गति जितनी अधिक होगी, उसकी आयतन प्रवाह दर उतनी ही अधिक होगी।

V आयतन प्रवाह दर = qv मुख्य इंजन संपीड़न आयतन × n शीर्ष गति सूत्र (8)

qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 सूत्र (9)

जहां Z1—पुरुष रोटर के दांतों की संख्या; n—पुरुष रोटर की गति; λ—रोटर का पहलू अनुपात; D—पुरुष रोटर का बाहरी व्यास।

इसलिए, लागत कम करने के उद्देश्य से, हम आमतौर पर मुख्य इंजनों के प्रकारों को कम करते हैं और बाजार की मांग को पूरा करने के लिए मुख्य इंजन की गति निर्धारित करके एयर कंप्रेसर के निकास की मात्रा को समायोजित कर सकते हैं।

हालांकि, स्क्रू कंप्रेसर के मुख्य इंजन की गति असीमित रूप से अधिक नहीं हो सकती, आमतौर पर यह 800 से 10,000 आरपीएम के बीच होती है। इसलिए, स्क्रू कंप्रेसर की प्रवाह आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, स्क्रू मुख्य इंजन निर्माता विभिन्न वॉल्यूम फ्लो रेंज वाले मुख्य इंजन विकसित करते हैं।

स्क्रू एयर कंप्रेसर एयर एंड की विशिष्ट शक्ति और गणना

एयर कंप्रेसर के एयर एंड के चालू रहने पर प्रति इकाई समय में आयतन प्रवाह द्वारा खपत की गई शाफ्ट शक्ति। विशिष्ट शक्ति की इकाई है: kW/(m³/min)।

गणना का सूत्र इस प्रकार है:

SER वायु अंत = Pd वायु अंत / qv सूत्र (10)

पीडी एयर एंड – एयर एंड शाफ्ट पावर;

qv – प्रति इकाई समय में वायु का अंतिम आयतन प्रवाह

इसका विशिष्ट शक्ति मान है:

एसईआर वायु अंत = 117/23.1 = 5.065 (किलोवाट/(एम3/मिनट))

स्क्रू एयर कंप्रेसर के एयर एंड का विशिष्ट शक्ति मान जितना कम होगा, उसकी ऊर्जा खपत उतनी ही कम होगी और एयर एंड का प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा। स्थिर प्रवाह की स्थिति में, आउटपुट दबाव जितना अधिक होगा, एयर एंड शाफ्ट की शक्ति उतनी ही अधिक होगी, और इस प्रकार उसका विशिष्ट शक्ति मान भी उतना ही अधिक होगा।

प्रत्येक स्क्रू कंप्रेसर का एक इष्टतम विशिष्ट शक्ति मान होता है, जो मुख्य इंजन की गति से संबंधित होता है। जब मुख्य इंजन की गति बहुत कम होती है, तो रिसाव बढ़ जाता है, गैस की मात्रा घट जाती है और विशिष्ट शक्ति मान बढ़ जाता है; जब मुख्य इंजन की गति बहुत अधिक होती है, तो घर्षण बढ़ जाता है, शाफ्ट की शक्ति बढ़ जाती है और विशिष्ट शक्ति मान बढ़ जाता है। लेकिन एक ऐसी इष्टतम गति अवश्य होती है जिस पर विशिष्ट शक्ति मान न्यूनतम हो। यही कारण है कि यह कहना आवश्यक नहीं है कि मुख्य इंजन जितना बड़ा होगा, ऊर्जा की बचत उतनी ही अधिक होगी।

स्क्रू कंप्रेसर और वेरिएबल फ्रीक्वेंसी कंप्रेसर डिजाइन करते समय, हमें गुणवत्ता सुनिश्चित करने के साथ-साथ मुख्य इंजन की मितव्ययिता, मानकीकरण और मॉड्यूलरिटी का भी ध्यान रखना चाहिए। इसलिए, हम विभिन्न दबावों और प्रवाहों वाले स्क्रू कंप्रेसर को डिजाइन और विकसित करने के लिए मुख्य इंजन के विशिष्ट शक्ति मान वक्र का उपयोग करेंगे।