Чему равна степень сжатия двухступенчатого компрессора

Компрессоры служат для сжатия и подачи воздуха или газа в газопроводы, воздухопроводы, двигатели и пр. Эффективная работа таких агрегатов основана на изотермических процессах.

Сегодня на рынке предлагаются модели с разным количеством ступеней сжатия компрессоров. Какое влияние они оказывают на работу этих установок и сколько бывает ступеней? Давайте разбираться.

Видео:Как измерить степень сжатия правильно.Скачать

Сколько бывает ступеней сжатия компрессора?

По идее, количество ступеней сжатия в подобных агрегатах может быть неограниченным. Но лишь при создании идеальных условий работы, отсутствии трения и т.д. Понятно, что на практике этого достичь невозможно. Поэтому сегодня выпускается оборудование трех видов:

• одноступенчатые компрессоры;
• двухступенчатые компрессоры;
• многоступенчатые компрессоры.

Области использования каждого вида почти никогда не перекрывают друг друга. К примеру, там, где лучшим выбором для выполнения какой-либо задачи считается двухступенчатый агрегат, одноступенчатый и многоступенчатый компрессоры вряд ли будут в такой же степени эффективны и наоборот.

Одноступенчатые

Одноступенчатые компрессоры появились раньше, чем все остальные. Принцип их работы прост: сжатие газа происходит вследствие поступательно-возвратных движений поршня, работающего на энергии электродвигателя либо двигателя внутреннего сгорания. И хотя у таких устройств всего она ступень сжатия, применяются они достаточно широко благодаря своим преимуществам:

• компактности;
• простоте в управлении, ремонте и обслуживании;
• возможности комплектации двигателями небольшой мощности.

К недостаткам можно отнести:

• высокую вероятность самовозгорания при неправильном режиме эксплуатации;
• мощность сжатия не более 12 атм.;
• невозможность использования для обслуживания больших и мощных инструментов.

Кроме того, больше 1-2 часов в день таким приборам работать нежелательно.

Одноступенчатые компрессоры (как и двухступенчатые), речь о которых пойдет ниже, приобретают как для бытового, так и для коммерческого и производственного применения.

Видео:Степень сжатия и компрессия. В чем разница? Это одно и тоже или все же нет. Просто о сложномСкачать

Как подобрать компрессор по степени сжатия?

Видео:Что такое Компрессия и Степень сжатия?Скачать

Что такое степень сжатия?

Производительность компрессора напрямую зависит от степени сжатия рабочей среды: чем больше степень, тем меньше производительность у аппарата. Поэтому очень часто при выборе компрессора обращают внимание на эту характеристику. Рассчитывается степень сжатия (R) следующим образом:

Pd – абсолютное давление нагнетания

Ps – абсолютное давление на всасывании.

Степень сжатия — безразмерная величина, которая показы¬вает, во сколько раз повышается давление воздуха в компрессоре по сравнению с давлением воздуха на всасывании.

Рассмотрим на примере степень сжатия воздуха в одноступенчатом компрессоре. Аппарат на входе имеет давление 101 кПа. Поступающий атмосферный воздух следует сжать с давлением нагнетания до 1520 кПа (то есть от 1 до 16 атм). Таким образом, степень сжатия будет равна: 1520 / 101 = 16.

Чтобы увеличить производительность компрессора и не терять показатели по давлению используют многоступенчатое сжатие. Известно, что в процессе сжатия газа выделяется тепло. Чтобы сохранить стабильную температуру внутри аппарата, выделяемое тепло следует отводить. Для этого вокруг камер сжатия предусмотрены специальные отсеки с охлажденной водой.

В процессе сжатия воздуха при повышении давления до 4 атмосфер (405 кПа) и выше, становится все труднее полностью вывести выделяемое тепло. Поэтому для снижения температуры процесс сжатия разделяют на ступени.

Процесс разделения на ступени происходит следующим образом:

На начальном этапе сжатия (первая ступень) газ сжимается до 304-405 кПа (3-4 атмосфер), и поступает в специальную камеру для охлаждения до первоначальной температуры. На втором этапе газ отводится в другую камеру, где сжимается до следующего промежуточного давления (вторая ступень), затем газ поступает на охлаждение, и так далее. Такое многоступенчатое сжатие будет задействовано до тех пор, пока показатели давления не достигнут требуемой величины.

Если взять предыдущие значения по давлению (из примера расчета степени у одноступенчатого компрессора), то в двухступенчатом компрессоре в первой ступени давление достигнет величины 4 атм (405 кПа), а на второй ступени – уже 16 атмосфер (1620 кПа). Степень сжатия в данном случае в каждой камере будет равняться 4, а производительность компрессора увеличится.

Видео:КАК И ДЛЯ ЧЕГО МЕНЯТЬ СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ В ДВИГАТЕЛЕ?Скачать

Что нужно знать при выборе компрессора по степени сжатия?

Одноступенчатый компрессор имеет только одно значение степени сжатия (R). Тогда как у двухступенчатого аппарата таких значений уже будет три: R = общая степень сжатия компрессора, R1 = степень сжатия первой ступени, R2 = степень сжатия второй ступени.

Степень сжатия рабочей среды в каждой ступени компрессора будет составлять от 2,5 до 3,5. С увеличением количества ступеней сжатия, конструкция компрессора усложняется – ввиду добавления новых камер и трубопроводов. Свыше 5-6 ступеней сжатия увеличивается стоимость аппарата и затраты на его обслуживание.

Читайте также: Как чистить компрессор для аквариума

При выборе компрессора по степени сжатия, можно ориентироваться на данные Таблицы 1:

При степени сжатия более 150 количество ступеней может достигнуть 6 и более. Однако в современных компрессорах с водяным охлаждением степени повышения давления выше 7 встречаются редко.

На рисунке ниже изображен процесс четырехступенчатого сжатия:

Видео:Правда о сверхвысокой степени сжатия. Почему распредвал должен отставать от коленвала?Скачать

Преимущества одноступенчатых компрессоров

Одноступенчатый компрессорный аппарат представляет собой самый простой вид компрессора – с одной камерой, где происходит сжатие рабочей среды. Например, принцип работы одноступенчатого компрессора довольно прост: поршень, работающий от энергии двигателя внутреннего сгорания, возвратно-поступательными движениями сжимает газ с требуемым давлением. Несмотря на то, что ступень сжатия воздуха в нем одна, аппарат находит широкое применение во многих сферах. Его популярность обусловлена следующими факторами:

1. Компактные размеры и небольшой вес.
2. Для работы достаточно задействовать двигатель небольшой мощности.
3. Простое управление, обслуживание и ремонт.
4. Занимает мало места.

При этом, стоит помнить, что коэффициент сжатия одноступенчатого агрегата редко достигает 16 атмосфер. По этой причине их не используют в сложных пневматических сетях, или для производства больших объемов сжатого воздуха под высоким давлением.

Видео:Степень сжатия двигателяСкачать

Двухступенчатые компрессоры – баланс производительности и мощности

Двухступенчатые компрессоры представляют собой универсальные аппараты для широкого спектра применения. Конструкция агрегата имеет уже две ступени сжатия, соответственно, нагрузка по сжатию равномерно распределяется на две камеры.

За счет экономии мощности, потраченной на сжатие воздуха, КПД компрессора увеличивается. Двухступенчатые компрессоры имеют небольшие размеры по сравнению с многоступенчатыми моделями. Срок эксплуатации у двухступенчатых компрессоров гораздо дольше, чем у одноступенчатых.

Видео:Что такое степень сжатия и компрессия двигателя? Особенности и различияСкачать

Многоступенчатые агрегаты: нюансы

Многоступенчатые компрессоры представляют собой мощные промышленные аппараты, которые используют в сложных и крупных пневмосетях для получения больших объемов сжатого воздуха. Особенности их эксплуатации заключаются в следующем:

• Многоступенчатые агрегаты производят сжатый воздух для крупных предприятий.
• По сравнению с одно- и двухступенчатыми моделями, многоступенчатый компрессор гарантирует бОльшую плавность распределения и перехода нагрузок на рабочие узлы и трубопровод.
• Готовый сжатый воздух на выходе имеет относительно низкую температуру, что увеличивает срок эксплуатации осушителей и фильтров.
• При правильном подборе компрессора и сопутствующих аппаратов риск возникновения поломок или самовозгорания – минимален.

Видео:Поршневой компрессорСкачать

Что выбрать?

При выборе компрессора, ресивера и другого оборудования неизменно встает вопрос о проведении расчетов технических параметров, гарантированно удовлетворяющих потребности технологического процесса. В частности, рассматривая и сопоставляя технические характеристики одноступенчатых, двухступенчатых и многоступенчатых компрессоров, можно на начальном этапе подбора оборудования понять, подходит ли аппарат для конкретного производства или нет.

Например, для пищевых предприятий или медицинских целей, предпочтительнее использовать безмасляные компрессоры низкого давления, которые выдают сухой чистый сжатый воздух, соответствующего Класса чистоты по ГОСТ. Тогда как для работы промышленного пневматического инструмента (шлифовальные машины, гайковерты, дрели) потребуется двухступенчатый компрессор среднего давления от 6-7 бар с расходом воздуха 180-450 л/мин. Но такие показатели являются усредненными данными.

Видео:Система с двухступенчатым компрессоромСкачать

ДВУХСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРШНЕВОГО

Лабораторная работа 6

БЛАГОДАРНОСТИ

Громадное, волшебное спасибо всем сотрудникам издательства «Дисней‑Гиперион» и всем, кто работал над книгами цикла «Проклятая школа»! Дженнифер Коркоран, ты зовешь себя публицистом, а по‑моему, твоя профессия вполне заслуживает названия «супергерой». То же относится к Хадли Паттерсон, Энн Дай, Дине Шерман и, конечно, к возглавляющей команду «Проклятая школа», сказочно прекрасному редактору Кэтрин Ондер. Благодаря ее мудрому руководству я смогла — надеюсь! — достойно продолжить цикл. Мою благодарность не выразить словами!

Прямо‑таки до неприличия огромная благодарность моему литературному агенту Холли Рут за то, что она… такая Холли Рут! Ты лучшая, и я ужасно рада, что мы с Софи тебя нашли!

Друзья‑писатели, которые во время работы над книгой держали меня за руку, утешали, давали советы, а при необходимости могли и врезать по физиономии (в переносном смысле): Шантель Эйчивидо, Линдси Левитт, Майра Макинтайр, Эшли Парсонс и Виктория Шваб — вы не давали мне пойти ко дну и так помогли, что мне даже неловко. Люблю вас всех!

Родным и друзьям — спасибо за понимание и за то, что не обижались на пропущенные звонки, не отвеченные электронные письма и готовые обеды, которыми я вас кормила, пропадая в стране вымысла.

И наконец, огромнейшее спасибо вам, мои читатели! Без вас не было бы ни Софи, ни Проклятой школы, ни — подумать страшно — Арчера Кросса. Ваша любовь и поддержка невероятно много для меня значат. Я счастлива, что вы, такие замечательные, есть на свете и что я могу сочинять для вас книги!

Цель работы – ознакомиться с основными принципами расчета поршневого двухступенчатого компрессора, освоить методику экспериментального снятия его характеристик.

Компрессором называют машину, предназначенную для сжатия и перемещения различных газов. В основе работы компрессора лежит термодинамический процесс изменения состояния газа, связанный с повышением давления и температуры за счет принудительного уменьшения объема. При этом затрачивается механическая работа.

Компрессоры широко используются в технике — в химической, металлургической, горнорудной промышленности и других отраслях; в авиации, в газотурбинных установках, в холодильных установках.

По принципу работы и конструктивному оформлению все компрессоры делятся на две группы:

1) объемные (поршневые и роторные);

2) лопастные (турбинные и центробежные).

Несмотря на различие принципов сжатия газа в компрессорах в зависимости от их конструкции, термодинамика этого процесса одинакова для всех типов машин.

Процессы в компрессорах описываются одними и теми же уравнениями, поэтому для исследования процессов, протекающих в любой машине можно рассматривать работу наиболее простого поршневого компрессора.

Простейший компрессор (рис.9) состоит из цилиндра 1 с пустотелыми стенками, в которых циркулирует охлаждающая вода и поршня 2, связанного кривошипно-шатунным механизмом с электродвигателем или другим источником механической энергии. В крышке цилиндра в специальных коробках помещается два клапана: всасывающий 3 и нагнетательный 4, которые открываются автоматически под действием изменения давления в цилиндре. Рабочий процесс компрессора совершается за один оборот вала или два хода поршня.

Рис.9. Схема одноступенчатого компрессора

Поступление газа в цилиндр происходит при ходе поршня вправо и открытии всасывающего клапана, при обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, происходят сжатие газа до заданного давления и нагнетание его в газосборник. Однако анализ работы одноступенчатых компрессоров выявил их непригодность для получения воздуха, сжатого до высокого давления ввиду наличия существенных недостатков. Это значительно повышает затраты энергии на сжатие газа до требуемого давления.

Кроме того, при получении газа высокого давления в одноступенчатом компрессоре его температура увеличивается столь значительно, что это становится опасным.

Для получения сжатого воздуха используются многоступенчатые компрессоры (рис.10), представляющие собой несколько последователь-

Рис.10. Схема двухступенчатого компрессора: 1 — цилиндр первой ступени; 2 — охлаждающая рубашка; 3,10 — поршень; 4 — холодильник; 5, 7 — впускной клапан; 6,8 — нагнетательный клапан; 9 — нагнетательный патрубок; 12 — цилиндр второй ступени

но включенных одноступенчатых компрессоров. Между ступенями устанавливаются теплообменники, обеспечивающие охлаждение воздуха, сжатого в предыдущей ступени.

Атмосферный воздух через впускной клапан всасывается в цилиндр первой ступени. Затем сжимается и перегоняется в холодильник. При движении по змеевику холодильника, омываемому водой, воздух охлаждается до прежней температуры и впускается в цилиндр второй ступени. Так как температура воздуха при неизменном давлении уменьшилась соответственно уменьшился и его удельный объем. Затем охлажденный воздух сжимается во второй ступени и после повторного охлаждения поступает на вход следующей ступени или в ресивер (газосборник).

Промежуточное охлаждение воздуха в холодильнике дает существенный выигрыш в работе и уменьшает опасность вспышки паров масла в компрессоре, что и делает возможность получить сжатый воздух с высоким давлением. Это значительно повышает затраты энергии на сжатие газа до требуемого давления.

На рис.11 показаны p-v диаграммы сжатия воздуха в одно 1-2 1 -4-5-6- и двухступенчатом 1-2-3-4-5-6 компрессорах. Очевидно, что затраты энергии на получение воздуха одинакового давления (p₂) в двухступенчатом компрессоре меньше, чем в одноступенчатом на величину соответствующую площади 2-3-4-2 1 .

Рис.11. p-v диаграммы сжатия газа в компрессорах

Кроме того, при получении газа высокого давления в одноступенчатом компрессоре его температура увеличивается столь значительно, что это становится опасным.

Для обеспечения экономичной работы (т. е. наименьшей затраты работы, расходуе­мой на сжатие газа) необходимо при проектировании многоступенчатого компрессора предусмотреть:

— равенство температур газа на входе во все ступени компрессора и равенство температур на выходе из всех ступеней (это обеспечивает необходимые условия для качественной работы системы смазки);

— равенство работ циклов сжатия в каждой из ступеней компрессора.

2. Описание экспериментальной установки

Принципиальная схема стенда, приведенная на рис.12, включает в себя испытуемый компрессор 1, газосборник (ресивер) 2, давление в котором замеряется манометром 3, предохранительный клапан 4, кран 5 служит для сброса конденсата из ресивера, входной дроссель 6, коллектор 7, дроссели 8 (в данной работе не используются), управляющий дроссель 9, трубку Пито 10 с дифференциальным манометром 11. Компрессор 1 приводится в действие электродвигателем 12, потребляемая мощность которого измеряется с помощью амперметра 13 и вольтметра 14.

Рис.12. Принципиальная схема испытательного стенда

3. Порядок выполнения работы

1. Изучить схему стенда и сопоставить ее с экспериментальной установкой.

2. Убедиться в исправности стенда.

3. Полностью открыть дроссель 9.

4. Запустить электродвигатель 12.

5. Подождать пока давление в ресивере перестанет расти (манометр 3) и записать показания в табл.10.

6. Изменить настройку дросселя 9 и выполнить требования пункта 5 (5-6 точек измерения).

7. Открыть дроссель 9 и остановить двигатель 12.

4. Обработка экспериментальных данных

4.1. Произвести пересчет размерностей всех используемых величин в систему ”СИ”.

4.2. Определить скорость воздуха в трубе

где ; g — удельный вес.

4.3. Определить объемный расход воздуха в трубе (производительность компрессора)

где — скорость движения воздуха в трубе; — площадь живого сечения трубы.

4.4. Массовый расход воздуха можно определить по формуле

где Q — объемный расход воздуха; — плотность воздуха при температуре C.

4.5. Считая процесс сжатия воздуха в компрессоре адиабатным, определим работу, расходуемую на сжатие

где p₁— давление воздуха на входе в первый цилиндр; — давление на выходе второй ступени сжатия; k — показатель адиабаты воздуха; z=2 — количество ступеней сжатия; x — кратности сжатия компрессора в целом; x_1,2 — каждой ступени отдельно.

4.6.Определить полезную мощность, развиваемую компрессором

где l — удельная работа компрессора, расходуемая на сжатие одного килограмма воздуха; m — масса сжимаемого воздуха; t — время сжатия:

— массовый расход воздуха.

4.7. Определить мощность, подведенную к валу компрессора (затраченную мощность).

где I, U — фазовый ток и напряжение (показания V и A); =0,8; — к.п.д. электродвигателя; — к.п.д. клиноременной передачи.

4.8. Определить КПД компрессора

4.9. Определить количество тепла, отведенного от газа в теплообменнике между ступенями сжатия

где G – массовая производительность компрессора; с_p – изобарная теплоемкость воздуха при его средней температуре T_ср,

T₁’, T₂ – температура на входе в теплообменник (на выходе из первой ступени сжатия) и выходе из теплообменника (на входе во вторую ступень сжатия).

Из условия равенства температур на входах обеих ступеней сжатия (с целью снижения затрат энергии) следует, что

где T₁ – температура воздуха на входе первой ступени сжатия, равная температуре окружающей среды.

Из условия адиабатаного процесса сжатия газа в компрессоре

где – давление на выходе первой ступени сжатия.

Для двухступенчатого компрессора

Определить предельно допустимое повышение давления воздуха в компрессоре (p_кр), если температура самовоспламенения (T_с.в.) компрессорного масла К-28 не должна превышать T_кр=275 °С, имея в виду, что для каждой ступени сжатия

где p_1,2, T_1,2 – соответственно давление и температура на входе и выходе каждой ступени сжатия воздуха.

По результатам расчетов заполнить табл.11.

По результатам эксперимента построить графики зависимости основных параметров компрессора от давления на его выходе и дать их анализ:

G = f (p); Q = f (p); N_п = f (p); N_з = f (p); = f (p).

6. Исходные данные для расчета

Зависимость основных параметров воздуха от температуры

d_тр – диаметр трубы d= 12,5 мм,

k – показатель адиабаты воздуха k= 1,4,

– КПД электродвигателя = 0,95,

– КПД клиноременной передачи = 0,9.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала
  • Правообладателям
  • Политика конфиденциальности

  Механика © 2023
  Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chemu-ravna-stepen-szhatiya-dvuhstupenchatogo-kompressora

  📸 Видео

  Двухступенчатый поршневой Компрессор. Устройство, взгляд изнутри.Скачать

  

  Расчет степени сжатия (СЖ)Скачать

  

  Степень сжатия. АсафьевСкачать

  

  Высокая степень сжатия, детонация и ее последствия. ВАЗ 2101, объем 1700.Скачать

  

  Поршневой компрессорСкачать

  

  Расчет степени сжатия мотора.Скачать

  

  Проставка для понижения степени сжатия под наддув. Позволяет отказаться от проточки луж в поршняхСкачать

  

  Какая у вас СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ? Почему очень важно сделать правильную степень сжатия в двигателе?Скачать

  

  Техническое видео! Расчет степени сжатия. На примере моего D15B.Скачать

  

  9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать

  

  Дизель и степень сжатия неразлучны. Mercedes Vito 2.1d, OM611Скачать