Расчёт основных размеров ступеней компрессора состоит в определении хода поршней, их площадей и диаметров. В основе расчёта лежит формула подачи, которая на основании сведений, приведенных в § 15.2, может быть представлена в виде:
откуда следует для секундного рабочего объёма цилиндра
или, переходя к геометрическим размерам,
где n – число оборотов вала компрессора в мин; остальные обозначения – см. гл. 15.
Для расчёта рабочего объёма Vs,1, м 3 , цилиндра ступени необходимо иметь числовые значения , a, ε, np, n, λT, λГ.
Подача при условиях всасывания должна быть задана; относительный объём мёртвого пространства a, показатель политропы расширения np и коэффициенты λT и λГ задаются, как указано в § 15.2 и 15.4.
Частоту вращения принимают в зависимости от подачи компрессора. Компрессоры малой подачи соединяются с двигателем непосредственно эластичной муфтой, и для них n = 730 об / мин. Компрессоры средней подачи приводятся в движение также от асинхронных электродвигателей, но через клиноремённую передачу, и в этом случае n = 400 – 500 об / мин. Крупные компрессоры приводятся в движение синхронными двигателями с n = 125 и 167 мин.
Степень повышения давления ступени компрессора определяется по данным § 16.1. При принятом числе ступеней z и заданных начальном и конечном давлениях p1 и pк степень сжатия ступени определяется соотношением
где εк = pк / p1; λε – коэффициент, учитывающий потери давления в промежуточных охладителях. В ориентировочных расчётах можно принимать λε ≈ 0,93 одинаковым для всех ступеней.
Рабочий объём цилиндра определяется площадью поршня Ωп и его ходом S:
Для ступени компрессора, образованной поршнем одного диаметра D1:
Для ступени, образованной дифференциальным поршнем с диаметрами D1 и D2:
Из уравнений (16.10) и (16.11) можно определить ход поршня и диаметры, приняв отношение S / D1, рекомендуемое практикой. Для вертикальных бескрейцкопфных компрессоров S / D1 = 0,5, для горизонтальных крейцкопфных компрессоров S / D1 = 0,6 – 0,9.
Видео:Как высчитать производительность компрессора!Скачать
Определение размеров цилиндров отдельных ступеней многоступенчатых компрессоров производится с учётом последовательного уменьшения объёма сжимаемого газа.
Пример 16.1.Определить основные размеры и мощность горизонтального компрессора с дифференциальным поршнем, если известно, что = 10 м 3 / мин; p1 = 0,1 МПа; pк = 0,9 МПа.
Охлаждение происходит в промежуточном охладителе до начальной температуры t = 25 ْ C.
Решение. Принимаем число ступеней z = 2. Газовым сопротивлением при входе в цилиндр пренебрегаем.
Промежуточное давление за первой ступенью
Рабочий объём цилиндра первой ступени по формуле (16.7) при a = 0,03; np = 1,2; λT = 0,92; λГ = 0,97; n = 500 об / мин:
поэтому 0,785 = 0,0235. Принимаем S / D1 = 0,7. Для определения D1 имеем уравнение 0,0235 = 0,55 , откуда следует D1 = 350 мм; S = 250 мм.
При охлаждении в промежуточном охладителе до начальной температуры
0,0235 = 0,0082 м 3 .
Из уравнения (16.11) получаем
Выбор числа ступеней компрессора
Индикаторная работа при многоступенчатом сжатии будет равна сумме индикаторных работ ступеней. Анализировать работу многоступенчатого компрессора при помощи действительных индикаторных диаграмм отдельных ступеней весьма сложно. Для качественной оценки изменения величины Ζин в многоступенчатом компрессоре при действительном рабочем процессе учтем влияние сопротивление коммуникаций. Для упрощения анализа пренебрегаем влиянием мертвых пространств, так как при nс=nр мертвое пространство не влияет на индикаторную работу Ζин.
Читайте также: Ремкомплект компрессора кондиционера киа сид
Видео:9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
Рис. 2
На рисунке пунктирными линиями изображены диаграммы теоретического процесса трехступенчатого компрессора.
Площадь F5-7-8-10-11-2-5 численно равна уменьшению работы вследствие межступенчатого охлаждения газа.
Сплошными линиями нанесены схематизированные диаграммы действительного процесса.
Давление всасывания в первой ступени при действительном процессе будет ниже теоретического на величину потерь давления Δp1I во всасывающем трубопроводе и клапанах. Давление нагнетания будет выше теоретического на величину потерь давления Δp2I в нагнетательных клапанах, в холодильнике и в межступенчатых коммуникациях до всасывающего патрубка второй ступени. То же самое будет наблюдаться и в последующих ступенях.
Площадь индикаторной диаграммы первой ступени при действительном процессе будет больше, чем при теоретическом, на величину заштрихованных площадей. Таким же образом произойдет увеличение площадей индикаторных диаграмм второй и третей ступеней. Следовательно, суммарная площадь индикаторных диаграмм действительного процесса будет больше, чем при теоретическом. Эта разница будет увеличиваться с увеличением количества ступеней, так как с каждой новой ступенью добавляется сопротивление всасывающих и нагнетательных клапанов, межступенчатого холодильника и газовых коммуникаций.
При рассмотрении теоретического процесса добавка каждой новой ступени дает выигрыш в индикаторной работе, так как приближает процесс к изотермическому, но дополнительная экономия, достигаемая в работе от введения каждой новой ступени, прогрессивно снижается.
В действительном процессе выигрыш от установки новой ступени будет меньше, чем в теоретическом, на величину сопротивлений клапанов и межступенчатых коммуникаций новой ступени. В реальных условиях при установке какой-то новой Ζ й ступени может произойти не уменьшение, а увеличение суммарной индикаторной работы, так как выигрыш от охлаждения окажется меньше увеличения индикаторной работы в связи с газодинамическими сопротивлениями ступени. Каждая новая ступень больше Ζ й будет уменьшать индикаторный КПД машины.
С увеличением числа степеней возрастает количество узлов трения в компрессоре. Возрастает количество поршней, поршневых колец, шатунов, сальников и других узлов, в которых необходимо затрагивать добавочную работу на преодоление трения.
Чрезмерное увеличение количества ступеней усложняет конструкцию машины, увеличивает вес, габариты и стоимость ее.
Таким образом, при данной общей степени повышения давления εоб существует оптимальное количество ступеней, при котором компрессор получается наиболее рациональным. Следовательно, правильный выбор количества ступеней является важной практической задачей. При определении оптимального количества ступеней следует учитывать не только их влияние на КПД, но и ряд эксплуатационных соображений.
Выбор числа ступеней производится следующим образом. Выбирают степень повышения давления в одной ступени при теоретическом процессе компрессора.
Ранее было показано, что в теоретическом процессе многоступенчатого компрессора при равных степенях повышения давления и одинаковых показателях политропы во всех ступенях требуется минимальная работа. Так как в теоретическом процессе компрессора давление всасывания ступени равно давлению нагнетания предыдущей ступени, то при количестве ступеней Ζ получим:
Читайте также: Краскопульт для компрессора как работает
Видео:Как узнать производительность компрессора на ВЫХОДЕ. Часть 2.4.1Скачать
(1) 
εст принимают обычно в пределах 2,5±4 в зависимости от условий работы машины. Чем больше принятая величина εст, тем меньше число ступеней при данной εоб. Величину Z, полученную по уравнению (1), надо округлить до ближайшего целого числа.
Зависимость ηиз. инд. от конечного давления для различных чисел.
При проектировании компрессоров для трансибритных установок (самолёты, автомобили, корабли), где главное внимание уделяется сокращению веса и габаритов машин, а вопросы КПД играют второстепенную роль, число ступеней целесообразно выбирать наименьшим. Для таких машин выбирают наибольшую допустимую величину εст и округляют величину Z в сторону меньшего целого числа.
Для стационарных установок, в которых компрессоры должны работать беспрерывно и длительно, имеет большое значение долговечность компрессоров и их КПД. В этих машинах εст должна быть несколько меньшей и соответственно количество ступеней Z большим. Если начальное давление газа P1I ≈ 1атмосфера, то при выборе числа ступеней можно руководствоваться следующей таблицей, где приведены данные по существующим компрессорам.
Значение Z в существующих компрессорах, работающих при P1 = 1кг/см 2 .
| P2Z, кг/см 2 | 5-6 | 6-30 | 14-150 | 36-400 | 150-1000 | 200-1000 | 800-1000 |
| Z |
Здесь мы видим, то при одной и той же величине P2Z компрессоры изготавливаются с большим или меньшим количеством ступеней, что можно объяснить различными эксплуатационными условиями компрессоров.
Распределение давлений по ступеням, выбор относительных величин мёртвых пространств и показателей политропы.
В основу распределения давлений между ступенями при действительном процессецелесообразно положить такой закон распределения, который при теоретическом процессе в компрессоре является наивыгоднейшим. В этом случае затрата общей индикаторной работы в действительном процессе будет весьма близкой к минимуму.
1. Задаётся εст.
2. Находим εоб. = , где P1I и P2Z – известны. Если заданы Pнач и Pкон, то P1I и P2Z устанавливаются таким же путём, как и для одноступенчатого компрессора.
3. Определяем число ступеней Z.
Округляем Z до целого числа и затем определяем εст.
Видео:Тепло компрессорных установок / Тепловыделение компрессора, рекуперация теплаСкачать
В некоторых случаях корректируют степень повышения давления в I, а иногда и в последних ступенях в сторону их снижения. Это делается по тем причинам, что относительная величина потерь давления в I ступени β1I и β2I обычно больше чем в последующих ступенях. Поэтому, если принять εI = εст, то действительная степень повышения давления с учётом потерь давления εyI получится больше, чем в следующих ступенях. Это приводит к снижению коэффициента производительности λ, увеличению диаметра цилиндра первой ступени, веса и габаритов её.
Учитывая это, целесообразно εI при теоретическом процессе принять ниже, чем в остальных, на 5±10%.
Тогда, сохраняя одинаковыми ε во всех остальных ситуациях, получим.
Для последней ступени теоретическая ε снижается в этих случаях, когда у компрессора предполагается работа на давление выше рассчитанного или если при выбранном способе регулирования производительности требуется повышение ε на последней ступени.
Читайте также: Мощный компрессор 380 вольт
Тогда для последней ступени в теоретическом процессе компрессора берётся
При корректировании ε для I и последней ступеней получим для промежуточных ступеней следующее значение:
М. И. Френкель рекомендует уменьшать ε от первой ступени к последней. При этом повышается экономичность, достигаются эксплуатационные преимущества. В ступенях высокого давления охлаждение цилиндров мало эффективно, поэтому показатель политропы сжатия и, следовательно, температуры в цилиндрах выше, чем в ступенях низкого давления. Понижение ε в ступенях высокого давления выравнивает температуры нагнетания по ступеням, улучшает условия смазки и повышает надёжность машины.
Давление по ступеням при теоретическом процессе в компрессоре будет следующим:
4. Находят ε по ступеням при действительном процессе в компрессоре в первой ступени.
Видео:Поршневой компрессорСкачать
, где ΔP1I – потери давления в связи с продолжением сопротивлений при всасывании такие же, как и в одноступенчатом компрессоре.
ΔP2I – потери давления в связи с преодолением сопротивлений в нагнетательных клапанах, газовых коммуникациях и холодильнике на пути газа от цилиндра первой ступени до всасывающего патрубка второй ступени. Приближённо эту величину можно определить так же, как в одноступенчатом компрессоре, однако величину β2I принимают на 0,02±0,03 больше, чем в одноступенчатых машинах, учитывая сопротивление нагнетательных клапанов, межступенчатых трубопроводов и холодильника.
Иногда ΔP2I определяют с помощью данного эмпирического уравнения:
Где ΔP2I – давление нагнетания рассматриваемой ситуации при теоретическом процессе.
Когда компрессор и его межступенчатая аппаратура и газоходы спроектированы, что величина ΔP2 умножается. Отклонение умноженной величины ΔP2 от полученной по уравнению
ΔP = ζ * γ * w2/Zg или формуле (2) несколько изменит давления и ε по ступеням, что должно быть учтено при окончательном расчёте компрессора.
В последующих ступенях действительные давления в цилиндрах определяется так же, как и в первой ступени, т. е.
В большинстве случаев относительные величины потерь давления β снижаются с увеличением порядкового номера ступени, так как уменьшаются скорости в клапанах и коммуникациях компрессора.
Величину βI первой ступени можно вычислить по формулам:
При определении давления Pw2Z в последней ступени необходимо учитывать, что потери давления ΔP2Z состоят из потерь давления внагнетательных клапанах и в нагнетательном патрубке. В термодинамическом расчёте проектируемого многоступенчатого компрессора приходится задаваться ориентировочными величинами относительных мёртвых пространств и эквивалентных показателей политроп.
Для первой ступени величина A выбирается так же, как и для одноступенчатого компрессора. С возрастанием порядкового номера ступени обычно A возрастает.
Для первой ступени величины эквивалентных показателей политроп выбираются такими же, как и в одноступенчатом компрессоре. Показатели политропы следующих ступеней постепенно повышаются от ступени к ступени. Объясняется это тем, что с возрастанием порядкового номера ступени уменьшаются теплопередающие поверхности ступеней, в то времякак количество тепла, сообщаемого газу в процессе сжатия, примерно остаётся неизменным.
Величину показателя политропы можно приближённо вычислить из уравнения:
Дата добавления: 2015-07-10 ; просмотров: 2510 ;
Видео:CFD Расчет характеристики компрессора (Общие рассуждения)Скачать
- 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
🎥 Видео
Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 1 Работа ступени осевого компрессораСкачать
Курс ""Турбомашины". Проектный расчет ступени турбомашиныСкачать
Как узнать производительность компрессор? ВидеоСкачать
Поршневой воздушный компрессорСкачать
Компрессорные машиныСкачать
Курс ""Турбомашины". Раздел 7.5 Многоступенчатые компрессоры (лектор Батурин О.В.)Скачать
Центробежный компрессорСкачать
Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать
Видеоурок "Классификация компрессоров"Скачать
УСТРАНЕНИЕ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ 1-й ступени Компрессора ВП 20/8 TROUBLESHOOT PRESSURE EXCEEDSСкачать
Компрессоры.wmvСкачать
Coltri MCH 6 - Разборка/сборка четвертой ступени компрессораСкачать
Курс ""Турбомашины". Раздел 7.4 Изменение параметров по высоте компрессора (лектор Батурин О.В.)Скачать
