КОМПРЕССОР, машина для сжатия воздуха или газа до давления свыше 3—4 атм. Машины, работающие на давление до 3—4 атм. и ниже, обычно относят к разделу вентиляторов и воздуходувок (см.).
Рис. 1. К. простого действия. Основных способов получения сжатого воздуха (газа) два: сжатие за счет уменьшения объема пространства, в к-ром заключена порция сжимаемого воздуха (газа), и сжатие за счет преобразования в давление кинетич. энергии движения воздуха (газа). По первому принципу работают поршневые и ротационные К., по второму — центробежные или, как их называют, турбокомпрессоры. При расчете К. принимают, что сжатие происходит адиабатически (без сообщения и отнятия тепла), или при постоянной температуре (изотермически), или, наконец, по некоторой промежуточной кривой (политропа).
Поршневые К. Сжатие воздуха производится поступательно-возвратным движением поршня в цилиндре. При движении поршня находящийся в цилиндре воздух (газ) сжимается и вытесняется через нагнетательный клапан.
Рис. 2. К. двойного действия. При обратном движении поршня пространство цилиндра заполняется свежей порцией воздуха (газа), поступающего через всасывающий клапан. Так работает компрессор простого действия (рис. 1). Если всасывание и сжатие воздуха происходят с обеих сторон поршня, получается К. двойного действия (рис. 2). Привод К. может происходить непосредственно от двигателя (электромотора, газового двигателя и т. д.) через редуктор или же через ременную передачу. В зависимости от расположения цилиндров различают К. горизонтальные и вертикальные. Очень часто встречаются К. двух- и многоцилиндровые с одним общим коленчатым валом при параллельном включении в сеть всех цилиндров. Все вышесказанное относится к компрессорам одноступенчатым. Эти компрессоры изготовляются обычно для конечного давления не более 5 атм. для больших моделей и 7 атм. — для малых, т. е. отношение конечного давления к начальному равно у них 5 или 7. Для получения бо́льших отношений давлений сжатие осуществляется в многоступенчатом К., причем сжатый воздух (газ) после каждой ступени охлаждается в промежуточном холодильнике (рис. 3).
Рис. 3. К. с промежуточным холодильником. Необходимость разделения сжатия на ступени и промежуточного охлаждения вызывается тем, что при больших степенях сжатия температура выходящего воздуха (газа) получается слишком высокой, а также сильно снижается объемный коэффициент полезного действия. Важнейшей деталью К. являются органы распределения (чаще всего применяются пружинные клапаны с подъемом до 5 мм) и сальниковое уплотнение.
Определение главных размеров поршневых К. При заданном (или вычисленном) секундном объеме засасываемого воздуха в м²/сек. расчет размеров одноступенчатого К. простого действия производится по следующему уравнению:
где — число работающих сторон в цилиндре К.; — полезная площадь поршня (м²); — ход поршня (м); — число ходов поршня в минуту; — коэффициент подачи — отношение объема поданного К. воздуха (газа), приведенного к условиям всасывания, к объему, описанному поршнем за тот же промежуток времени; , где — объемный коэффициент — отношение объема действительно всасываемого воздуха к объему, описанному поршнем за тот же промежуток времени; ; — коэффициент; . Ход поршня связан с числом оборотов вала, средней скоростью , к-рую можно принять от 2 до 4,5 м/сек. Потребная мощность компрессора
где — затрачиваемая работа в калориях на сжатие одного килограмма; — количество засасываемого К. воздуха в час (кг/ч.); — механический кпд; ; величина его зависит от качества выполнения К., смазки и состояния сальников.
Ротационные К. представляют тип машины, работающей, как и поршневая машина, за счет сокращения рабочего пространства (рис. 4). Вращающийся ротор покоится в двух подшипниках и расположен эксцентрично в цилиндре с водяным охлаждением.
Рис. 4. Ротационный К.Получаемое, т. о., серпообразное рабочее пространство разделяется на отдельные камеры рабочими лопатками , которые свободно сидят в пазах барабана. Воздух поступает через всасывающий канал и заполняет камеры, к-рые, по мере перемещения, как указано стрелкой, сокращаются, а следовательно, находящийся в них воздух (газ) сжимается и выталкивается в нагнетательный патрубок д. Эти К. работают на давление 4—5 атм. в одной ступени; давление 5—10 атм. достигается в двухступенчатом К. с — промежуточным охлаждением. На большие давления эти компрессоры не строятся. Производительность ротационного компрессора определяется по формуле:
где — длина цилиндра (м); — диаметр цилиндра (м); — толщина пластин (м); — число пластин; — число оборотов в минуту; — эксцентриситет (м). Ротационный К. имеет ряд преимуществ перед поршневым: большое число оборотов позволяет непосредственно соединить его с электромотором; установка компактна, имеет небольшой вес, в ней отсутствуют распределительные органы (клапаны, золотники). К недостаткам ротационного К. можно отнести трудность обработки и быструю изнашиваемость трущихся его частей.
Турбокомпрессор представляет собой систему последовательно включенных лопастных колес, помещенных внутри кожуха соответствующей формы и приводимых во вращение (рис. 5).
Рис. 5. Общий вид турбокомпрессора (со снятой крышкой). Турбокомпрессор оказывается особенно пригодным и экономичным для получения умеренных давлений и больших подач. В настоящее время турбокомпрессоры строятся на давление 7—10—15 атм. с производительностью 6.000 до 80.000 м³/ч. В особых случаях турбокомпрессоры строятся на давление до 20—25 атм. Преимущества турбокомпрессора: большая компактность благодаря возможности непосредственного соединения его с двигателем, электромотором или паровой турбиной; простота в эксплоатации; подача равномерного потока воздуха (газа), свободного от примеси смазки. Кроме того, турбокомпрессор не требует дополнительных ресиверов и маслоотделителей, свободен от инерционных усилий, а следовательно, не требует массивного фундамента. — Многоступенчатые турбокомпрессоры делаются с охлаждением или внутри корпуса или же, что значительно чаще, в выносных холодильниках.
Гидродинамическая теория турбокомпрессоров аналогична теории центробежных вентиляторов (см.), но т. к. в турбокомпрессорах сравнительно большие степени сжатия, то при расчете их необходимо учитывать изменение состояния воздуха (газа), а потому расход мощности в л. с. на валу компрессора определяется по формуле:
где — затрачиваемая работа одного килограмма в калориях на сжатие; — механический кпд ; — производительность К. в кг/сек. Действительная работа, затрачиваемая на сжатие в турбокомпрессорах, больше адиабатической на величину потерь, возникающих благодаря трению частиц воздуха (газа) о диск. Это увеличение затрачиваемой работы учитывает адиабатический кпд, к-рый в среднем можно принять равным 0,65—0,76; скорость колеса на внешней окружности при расчете принимается до 200—240 м/сек. Ширину колеса рассчитывают, исходя из радиальной скорости выхода воздуха (газа) из колеса, принимаемой от 20 до 60 м/сек.
Компрессоростроение является в СССР сравнительно новой отраслью машиностроения, но уже достаточно окрепшей к настоящему времени (1938). Механизация работ в горнорудной промышленности и на транспорте поставила перед заводами СССР вопрос о создании и выпуске не только компактных стационарных К., но и легкой передвижной компрессорной установки. Целый ряд отраслей промышленности, как-то: холодильная, нефтяная и т. д., является потребителем большого количества К. разнообразных моделей, работающих на различные давления и сжимающих различные газы. Химическая пром-сть, переходя на работу при высоких давлениях, требует от машиностроительных заводов для сжатия различных газов компрессоров, работающих на давления 200, 300, 750, 1.000 атм. и выше с мощностями до 3.000 л. с. Для этих целей применяются исключительно К. поршневого типа; они строятся в СССР заводами Главхиммаша — заводом им. Фрунзе, заводом «Борец» и заводом «Компрессор». Ротационные К. изготовляются Горловским машиностроительным заводом. При выполнении К. для сжатия газа необходимо учитывать в каждом отдельном случае действие данного газа. на металл и смазку. В К. для сжатия водорода в качестве материала применяется высокохромистая качественная сталь; в К. для сжатия хлора необходимо давать смазку крепкой серной кислотой; в К. для сжатия кислорода смазочным материалом является дистиллированная вода с небольшой присадкой глицерина. Воздушные К. смазываются обычно минеральным маслом, имеющим температуру вспышки от 200 до 245°.
Лит.: Остертаг П., Компрессоры и воздуходувки, 2 изд., т. I—II, М. — Л., 1931; Гиршберг Н. М., Поршневые компрессоры, их конструкция и расчет, М. — Л., 1932; Поликовский В. И., Вентиляторы, воздуходувки, компрессоры, т. I—II, М. — Л., 1935—36; Бурдаков А. А., Поршневые компрессоры, 2 изд., М., 1931.