Жидкости в условиях давлений, возникающих при их подаче насосами,
являются практически несжимаемыми. В противоположность этому газы при
изменении давления меняют свой объем, т. е. при повышении давления они
могут сжиматься, а при уменьшении расширяться. Эти процессы имеют место
в замкнутых системах. Перепады давления могут приводить газы в движение
как в открытых, так и в замкнутых системах.
Газы подчиняются классическому закону газовой динамики, прежде всего при
низких давлениях.
Эти закономерности используются при производстве
сжатых газов, например сжатого воздуха; при создании вакуума; при
нагнетательном и вытяжном вентилировании помещений и установок; при
транспортировке пылевидных веществ с помощью сжатого воздуха.
В технике для получения сжатых газов высокого давления применяют
компрессоры, сжатых газов среднего давления — нагнетатели, вакуума —
вакуумные насосы, для перемещения газов — нагнетатели и в штиля торы.
Рабочие машины для повышения давления, именуемые компрессорами, и машины
для создания вакуума, именуемые вакуумными насосами, действуют в
сущности по одному принципу. Они различаются лишь конструкцией в
соответствии с их конкретным применением. Компрессоры всасывают газ
низкого давления и подают его с более высоким давлением. Таким образом,
работа машины определяется ее стороной нагнетания. Вакуумные насосы
всасывают газы и тем самым создают на стороне всасывания пониженное
давление, следовательно, их работа определяется стороной всасывания.
Принцип действия компрессоров и вакуумных насосов аналогичен принципу
действия насосов для подачи жидкостей. Существуют поршневые,
центробежные, ротационные компрессоры и компрессоры с рабочей средой.
Для создания высокого давления последовательно включают несколько
рабочих машин, как в случае насосов для подачи жидкостей.
Поршневые компрессоры и поршневые вакуумные насосы всасывают и
сжимают газы периодически в соответствии с уже описанным принципом
работы поршневых насосов.
Крышки цилиндров снабжены легко запирающими клапанами, которые должны
быть припасованы в посадочных местах газонепроницаемо. Поршень также
должен иметь плотную посадку в цилиндре, чтобы могло создаваться
давление. Высокое (до 100 мПа) давление создается, например,
пятиступенчатыми поршневыми компрессорами высокого давления. Поршневые
компрессоры часто применяются в качестве вакуумных насосов.
Центробежные компрессоры работают по принципу лопастных насосов. Под
действием центробежной силы вращающегося рабочего колеса газ
отбрасывается от центра и при этом сжимается.
Центробежные компрессоры применяются преимущественно там, ,где
требуется подавать большие количества газа при условиях относительно
низкого давления, т.е. для отсасывания газов, пыли и т.д. Среди
центробежных компрессоров (вплоть до 12-ступенчатых) различают
центробежные воздуходувки и вентиляторы. Вентиляторы могут работать лишь
с малыми перепадами давления и применяются, например, для вентилирования
рабочих помещений. Для создания вакуума центробежные компрессоры
используются реже, так как они могут создавать всего лишь 80%-ный
вакуум.
Ротационные компрессоры применяются как для создания давления и
подачи газов, так и для создания вакуума. Этот вид компрессоров работает
по принципу быстрого вращения роторов объемного действия. Они отличаются
простой конструкцией. К ним относятся, например, роторнощелевые
компрессоры, компрессоры с вращающимися золотниками и
жидкостно-кольцевые компрессоры.
К компрессорам с рабочей средой относятся
пароструйные компрессоры (рис. 2.34), пароструйные вакуумные насосы и
водоструйные насосы. Находящаяся под давлением рабочая среда (пар либо
вода) вытекает из сопла, смешивается с газом и увлекает его за собой.