Kompresi gas adalah proses mengonsumsi energi eksternal untuk membuat gas memperoleh energi potensial tekanan. Kompresor adalah penghasil gas terkompresi. Oleh karena itu, kinerja dasar bagian ujung udara kompresor udara ulir tidak terlepas dari empat aspek ini: tekanan, aliran, daya, dan daya spesifik.
Kinerja dasar bagian ujung udara kompresor udara ulir – tekanan
Memperoleh energi potensial tekanan dari udara terkompresi adalah kinerja paling mendasar dari kompresor udara, dan kompresor udara ulir tidak terkecuali. Mesin utama kompresor udara ulir meningkatkan tekanan udara dengan mengonsumsi energi eksternal. Semakin tinggi tekanannya, semakin banyak energi yang dikonsumsi, dan semakin tinggi pula persyaratan untuk mesin utamanya. Biasanya kita membagi kompresor udara menjadi empat kategori berdasarkan tekanan keluaran:
Tekanan rendah: 0,2~1,0 MPa
Tekanan sedang: 1,0~10MPa
Tekanan tinggi: 10~100MPa
Tekanan ultra tinggi: di atas 100 MPa
Kompresor udara ulir biasanya memiliki tekanan keluaran 0,2~4,0 MPa, yang berarti kinerja, kelayakan, dan ekonominya lebih baik dalam kisaran ini. Hal ini ditentukan oleh struktur dan mode kerja ujung udara kompresor, dan juga merupakan segmen tekanan dengan permintaan pasar terbesar.
Tekanan udara terkompresi yang dihasilkan oleh kompresor udara terutama diukur dengan rasio tekanan, yaitu perbandingan antara tekanan keluaran Pd dan tekanan hisap Ps. Semakin tinggi rasionya, semakin tinggi tekanan keluarannya.
Rumus ε=Pd/Ps (6)
Untuk mesin utama kompresor udara ulir, terdapat rasio tekanan internal dan rasio tekanan eksternal.
Rasio tekanan internal: rasio tekanan di dalam volume antar gigi mesin utama terhadap tekanan hisap, yang ditentukan oleh posisi dan bentuk lubang hisap dan buang;
Rasio tekanan eksternal: rasio tekanan di pipa pembuangan terhadap tekanan hisap. Tekanan hisap dan buang yang dibutuhkan untuk kondisi operasi atau aliran proses.
Ketika rasio tekanan internal ≠ rasio tekanan eksternal, mesin utama akan mengonsumsi lebih banyak daya; ketika rasio tekanan internal = rasio tekanan eksternal, mesin utama berada dalam kondisi terbaik.
Untuk mesin utama kompresor udara ulir, ketika mesin utama, suhu lingkungan, tekanan hisap, kecepatan mesin utama, dan faktor-faktor lainnya sama, semakin tinggi tekanan keluaran, semakin tinggi konsumsi daya.
Kinerja dasar bagian ujung udara kompresor udara ulir – aliran
Aliran biasanya terdiri dari aliran massa dan aliran volume. Dalam spesifikasi dan standar industri sistem kompresor udara, kita biasanya menggunakan aliran volume sebagai metode pengukuran aliran, yang juga disebut volume buang atau aliran nominal di negara saya: di bawah tekanan buang yang dibutuhkan, volume gas yang dikeluarkan oleh kompresor udara per satuan waktu diubah ke keadaan masuk, yaitu, nilai volume tekanan hisap pada pipa masuk tahap pertama dan suhu serta kelembaban hisap. Satuannya adalah m3/menit. Aliran volume dibagi menjadi aliran volume aktual dan aliran volume standar.
Biasanya, sampel, pilihan, dan pelat nama mesin menggunakan aliran volume standar. Karena industri, wilayah, dan penggunaannya, aliran volume standar dalam permintaan pasar udara terkompresi memiliki dua definisi sesuai dengan perbedaan kondisi standar (suhu, tekanan, dan komponen):
Kondisi standar adalah tekanan P=101,325 KPa; suhu standar T=0℃; kelembaban relatif 0%. Sering ditemui dalam gas industri, industri kimia, atau dokumen penawaran, disebut sebagai "persegi standar", biasanya dengan simbol rumus "VN" dan satuan Nm3/min.
Kondisi standar adalah tekanan P = 101,325 kPa; suhu standar T = 20℃; kelembaban relatif 0%. Kondisi ini biasanya digunakan dalam standar industri udara tekan dan disebut "kondisi kerja standar". Simbolnya biasanya "V" dan satuannya adalah m³/menit.
Biasanya, laju aliran volume standar yang digunakan dalam industri kompresor udara kita adalah yang terakhir. Konversi laju aliran volume di bawah kedua kondisi tersebut dapat dihitung dengan rumus:
V(m3/menit)=1,0732VN(Nm3/menit) Rumus (7)
Untuk mesin utama kompresor udara ulir, dengan kondisi lain yang sama, semakin besar jarak pusat rotor, semakin besar laju aliran volumenya; semakin tinggi kecepatan mesin utama, semakin besar laju aliran volumenya.
Laju aliran volume V = qv volume kompresi mesin utama × n kecepatan kepala Rumus (8)
qv=CΨqv0Z1n=CΨCn1nλD3 Rumus (9)
Di mana Z1——jumlah gigi rotor jantan; n——kecepatan rotor jantan; λ——rasio aspek rotor; D——diameter luar rotor jantan.
Oleh karena itu, demi efisiensi ekonomi, kami biasanya mengurangi jenis mesin utama dan dapat menyesuaikan volume gas buang kompresor udara dengan menentukan kecepatan mesin utama untuk memenuhi permintaan pasar.
Namun, kecepatan mesin utama kompresor ulir tidak dapat selalu tinggi, biasanya antara 800 dan 10.000 rpm. Oleh karena itu, produsen mesin utama kompresor ulir mengembangkan mesin utama dengan rentang aliran volume yang berbeda untuk memenuhi kebutuhan aliran kompresor ulir.
Kompresor udara ulir, daya spesifik dan perhitungan bagian udaranya.
Daya poros yang dikonsumsi oleh aliran volume per satuan waktu ketika ujung udara kompresor udara bekerja. Satuan daya spesifiknya adalah: kW/(m3/min).
Rumus perhitungannya adalah sebagai berikut:
SER air end = Pd air end/qv Rumus (10)
Pd air end – daya poros air end;
qv – laju aliran volume ujung udara per satuan waktu
Nilai daya spesifiknya adalah:
Ujung udara SER = 117/23,1 = 5,065 (kW/(m3/mnt))
Semakin kecil nilai daya spesifik dari unit kompresor udara ulir, semakin rendah konsumsi energinya dan semakin baik kinerja unit kompresor tersebut. Dalam kondisi aliran konstan, semakin tinggi tekanan keluaran, semakin besar daya poros unit kompresor, sehingga semakin besar nilai daya spesifiknya.
Setiap kompresor ulir memiliki nilai daya spesifik optimal, yang terkait dengan kecepatan mesin utama. Ketika kecepatan mesin utama terlalu rendah, kebocoran meningkat, volume gas berkurang, dan nilai daya spesifik menjadi lebih tinggi; ketika kecepatan mesin utama terlalu tinggi, gesekan meningkat, daya poros meningkat, dan nilai daya spesifik menjadi lebih tinggi. Namun, pasti ada kecepatan optimal yang membuat nilai daya spesifik menjadi paling rendah. Inilah sebabnya mengapa tidak selalu benar untuk mengatakan bahwa semakin besar mesin utama, semakin hemat energi.
Saat mendesain kompresor ulir dan kompresor frekuensi variabel, kita harus memastikan kualitas sekaligus mempertimbangkan aspek ekonomi, standardisasi, dan modularitas mesin utama. Oleh karena itu, kita akan menggunakan kurva nilai daya spesifik mesin utama untuk mendesain dan mengembangkan kompresor ulir dengan tekanan dan aliran yang berbeda.
Waktu posting: 17 Juli 2024
