Однозубчатые двухроторные компрессоры
В этой системе два динамически сбалансированных вращающихся элемента своеобразной формы (рис. 10.47) вращаются во встречных направлениях, при этом они не соприкасаются не только между собой, но и со стенкой корпуса. Принцип действия этих вращающихся элементов приведен на рис. 10.48.
Всасывание: воздух попадает в пространство сжатия, вспомогательный ротор перекрывает впуск.
Начало фазы сжатия: впускное и выпускное отверстия закрыты, воздух, находящийся между двумя роторами, сжимается за счет уменьшения пространства, в результате чего давление повышается.
Окончание фазы сжатия: воздух, находящийся в замкнутом пространстве, сжат, впускное отверстие открыто для повторения процесса.
Выпуск: открывается выпускное отверстие, и сжатый воздух устремляется наружу.
Такие компрессоры иногда выполняются одноступенчатыми, но чаще в двухступенчатыми исполнении с воздушным или водяным охлаждением и мощностью до 55 кВт. На каждой ступени компрессии воздух нагревается свыше 100°С, так что после каждой компрессионной ступени (рис. 10.49) его необходимо охлаждать.
Винтовые компрессоры
Винтовые компрессоры применяются довольно часто. Два винтовых ротора, уже знакомые нам по холодильным компрессорам, соединяются между собой асимметрично расположенными винтами. Благодаря мощной подшипниковой опоре и работе без взаимного контакта роторов эти компрессоры не требуют использования масла (рис. 10.50).
Двухступенчатые винтовые компрессоры (рис. 10.51) имеют воздушное или водяное охлаждение. Они конструируются на номинальную мощность двигателя до 700 кВт, однако для выработки сжатого воздуха на пивоваренном производстве требуются компрессоры существенно меньшей мощности.
Турбокомпрессоры
Под турбокомпрессорами понимают компрессоры самой высокой производительности, которые при мощности от 500 до 2700 кВт создают воздушный поток объемом до 30 000 м3/ч. Поэтому в пивоваренном производстве турбокомпрессоры практически не используются.
Осушители воздуха
Во всасываемом воздухе содержится водяной пар, концентрация которого зависит от температуры и с ее понижением уменьшается.
Температура, при которой в смеси воздуха и водяного пара достигается давление насыщения, называется точкой росы. Если температура падает ниже точки росы, то вода выделяется в виде конденсата.
При уменьшении давления воздуха точка росы понижается пропорционально изменению объема. Эту зависящую от давления температуру можно назвать компрессионной тонкой росы.
Осаждающаяся в виде конденсата вода:
· нарушает технологический процесс;
· вызывает образование ржавчины и коррозии;
· образует условия для размножения вредной микрофлоры.
В связи с этим содержащуюся в воздухе воду стремятся удалить, для чего используют осушители воздуха.
Существуют два способа осушения воздуха:
· путем охлаждения воздуха до нужной компрессионной точки росы;
· путем применения адсорбционных осушителей.
В отличие от последних, абсорбционные осушители в пивоваренном производстве практически больше не используются.
Для регенерации адсорбционных осушителей имеются следующие возможности:
· с помощью специально выработанного горячего воздуха;
· с помощью неохлажденного сжатого воздуха;
· с помощью осушенного редуцированного сжатого воздуха.
Осушители воздуха часто применяются в виде адсорбционных осушителей (рис. 10.52). Воздух, сжатый в двух ступенях компрессии (3 + 6), охлаждается (4 + 9) и в таком холодном и насыщенным влагой состоянии попадает в котел. Там ему предстоит пройти сквозь медленно вращающийся барабан, который разделен на множество небольших секторов, пропитанных адсорбентом. При этом воздух отдает влагу, высушивается и отводится. После этого впитавшие влагу секторы барабана следует просушить.
Для этого на отрезке до дополнительного охладителя (9) отводится сжатый, но не охлажденный воздух. Так как воздух теплый, то он способен поглощать влагу. Затем этот воздух направляют через верхнюю часть барабана в направлении, противоположном потоку охлажденного воздуха, и таким образом барабан просушивается (рис. 10.53). Постоянное осушение воздуха происходит благодаря медленному вращению барабана.
Во многих осушителях используется способ, при котором сжатый воздух направляется вдоль охлажденных теплопроводящих поверхностей (оребренных труб) и тем самым охлаждается. При температуре около 0°С вода конденсируется, а воздух в результате осушается.
После этого холодный сухой воздух проходит через теплообменник для предварительного охлаждения теплого невысушенного сжатого воздуха.
Способом сушки путем охлаждения можно достичь температуры точки росы в зависимости от давления от 1 до 2°С (способом с адсорбционными осушителями - от -25 до -40°С).
Простой, по эффективный метод сушки сжатого воздуха состоит в том, что воздух направляют через воду, температура которой поддерживается с помощью труб охлаждения (с прямым или косвенным охлаждением) на уровне 0°С. Воздух охлаждается до 0°С, одновременно понижается температура точки росы, а влага из воздуха переходит в воду, на выходе воздух становится холодным, как лед, и сухим.
В большинстве установок осушитель воздуха подключен за компрессором. Однако в настоящее время осушитель включают отдельно на всасывающей стороне. Примером является осушитель Госслера (Gossler), в котором всасываемый воздух охлаждается до -25°С. В результате снижается объем воздуха, всасываемого компрессором, однако условием при этом является 100%-ная герметизация установки, так как из-за подсасываемого воздуха ее КПД ухудшается. Этот метод по сравнению с традиционными способами сушки позволяет сэкономить от 5 до 10% энергии.
Ресивер
В любой магистрали сжатого воздуха имеется ресивер, задача которого состоит в том, чтобы за счет относительно большого объема компенсировать колебания давления в магистрали и тем самым поддерживать постоянное давление. Одновременно предохранительный клапан предохраняет магистрали от слишком высокого давления (он необходим только для компрессора, вырабатывающего давление выше допустимого для данной установки).