A gázok sűrítése és szállítása Készítette: Varga István VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA varga.i@neobee.net

A vegyiparban nagy mennyiségű gázt és gázelegyet dolgoznak fel. A legtöbb gázfázisú kémiai folyamat atmoszférikustól eltérő nyomáson megy végbe. Gyakran van szükség a gázok sebességének növelésére, vagy a készülékek méreteinek csökkentése végett, a térfogat csökkentésére.

A vegyiparban megvalósított gáznyomások széles határok között változnak: (10-3 - 108 Pa). A gázok sűrítésére és szállítására szolgáló gépeket működési elvük és a kompresszióviszony (nyomásviszony) alapján osztályozzák.

A nyomásviszony fogalma Kompresszióviszonynak vagy nyomásviszonynak nevezzük a gépből kilépő gáz nyomásának (p2) és a gépbe belépő gáz nyomásának (p1) hányadosát. A nyomásviszonyt, ε (epszilon)-nal jelöljük. dimenzió nélküli szám

A kompresszióviszonytól függőn megkülönböztetünk: Ventillátorokat, amelyek nyomásviszonya ε < 1,1 Gázfúvókat, amelyek nyomásviszonya ε = 1,3 - 3,0 Kompresszorokat, amelyek nyomásviszonya ε > 3,0 Vákuumszivattyúkat, az atmoszférikusnál kisebb nyomások előállítására.

Működési elvük szerint megkülönböztetünk: Dugattyús kompresszorokat Rotációs kompresszorokat Centrifugális működésű, ún.turbókompresszorokat Axiális ventillátorokat és kompresszorokat.

Dugattyús kompresszorok Lehetnek: Egyszeres működésűek- a dugattyú löketére egy szívó- vagy egy nyomóütem esik. Kettős működésűek- a dugattyú löketére, egy szívó és egy nyomóütem esik.

Mindkét típus lehet vízszintes vagy függőleges elrendezésű. Az elérhető kompresszió mértéke szerint megkülönböztetünk: Egyfokozatú és Több fokozatú kompresszorokat. Mindkét típus lehet vízszintes vagy függőleges elrendezésű.

Egyfokozatú, egyszeres működésű, vízszintes elrendezésű kompresszor 1 – Henger; 2 – Dugattyú; 3 – Szívószelep; 4 – Nyomószelep; 5 – Hajtókar; 6 – Forgattyústengely; 7 – Lendkerék; 8 – Keresztfej.

Indikátordiagram Ideális működés Valós működés

Ideális működésnél a szívás abban a pillanatban kezdődik, amikor a dugattyú a bal oldali holtpontból kimozdul. A szívásnak a diagramban az AB vízszintes szakasz felel meg. A p0 nyomásról p1 nyomásra való sűrítésnek, pedig izotermikus sűrítés esetén a BC, mig adiabatikus sűrítés esetén a BC ’ görbe felel meg. CD egyenes jelzi a gáz kinyomását a hengerből. A körfolyamat által bezárt terület (árnyékolt terület) izotermikus kompresszióra vonatkozik és arányos a kompressziós munkával.

A valós működésnél, a „D” pont a bal oldali holtpontnak felel meg, de itt a dugattyú a szélső helyzetben nem fekszik fel teljesen a hengerfedélre. A dugattyú és a fedél között mindig marad holttér (káros tér). A holttér nagysága: ε - holttér relatív térfogata. V1 - a dugattyú egy lökete alatt megtett útnak megfelelő térfogat.

A D pontban az összenyomott gáz térfogata ε·V1, a nyomása, pedig p2. Amikor a dugattyú a bal oldali holtpontból elindul, a holttérben maradt gáz térfogata növekszik, nyomása csökken. Ennek a folyamatnak az indikátordiagramban a DA vonal felel meg. A nyomás csökkenése addig tart, míg a hengertérben a nyomás a p1 szívóoldali nyomásnál valamivel kisebb p0 értékig nem csökken. Ez, az A pontban következik be.

A p1-p2 nyomáskülönbség hatására kinyit a szívószelep és a szívóvezetékből a gáz beáramlik a hengertérbe. A szívás (AB vonal) a dugattyú jobb oldali szélső helyzetéig, azaz a B pontig tart. Amikor a dugattyú a jobb oldali holtpontból elindul visszafelé, a szívószelep lezár és megkezdődik a gáz kompressziója, amelynek az ábrán a BC vonal felel meg.

Amikor a hengerben a nyomás p2 értéknél, azaz a nyomóvezetékben levő nyomásnál nagyobb lesz, kinyit a nyomószelep (a C pontban) és az összesűrített gáz a nyomóvezetékbe áramlik. A gáz kinyomása a CD vonal mentén történik. A nyomóvezetékbe kinyomott gáz térfogata arányos a CD szakasz vízszintes vetületével.

Többfokozatú kompresszor Nagy nyomást több fokozatú sűrítéssel lehet elérni. Erre a célra több fokozatú kompresszorokat használnak.

Gázfúvó 1- Ház; 2 –Forgódugattyú; 3 –Szívócsonk; 4- Nyomócsonk.

Ventillátorok Megkülönböztetünk: radiális (centrifugál) és axiális ventillátorokat. Többnyire akkor alkalmazzák őket, ha nagymennyiségű gázt kell szállítani kis nyomáskülönbség mellett.

Radiális ventillátorok 1 – Ház; 2 – Járókerék; 3 – Szívócsonk; 4 – Nyomócsonk.

A radiális ventillátorok lehetnek: Kisnyomásúak p < 1000 Pa, Közepes nyomásúak p = 1 - 3000 Pa és Nagynyomásúak p = 3000 - 10000 Pa.

Axiális ventillátorok 1 – Ház; 2 – Járókerék; 3 – Lapátok; 4 – Keret.