Рассмотрим рабочий цикл идеального поршневого компрессора. Под идеальным будем подразумевать компрессор, отвечающий следующим требованиям:
1) на пути движения газа в таком компрессоре отсутствуют гидравлические сопротивления, вследствие чего температура в периоды всасывания и нагнетания постоянна, а на всасывающих и нагнетательных рабочих клапанах отсутствуют перепады давления;
2) давление и температура газа под поршнем в период всасывания и нагнетания не изменяются;
3) после окончания процесса нагнетания в компрессоре не остается газа;
4) в компрессоре отсутствуют утечки газа через рабочие клапаны, в зазоре между поршнем и цилиндром;
5) затраты мощности на механическое трение отсутствуют.
Графическое изображение цикла в компрессоре представлено на рис. 10.3.
Рассмотрим течение процесса компримирования газа, начиная с момента начала его сжатия, т.е. когда поршень компрессора занимает положение 2, соответствующее крайнему правому положению. В этот момент параметры газа, находящегося в цилиндре, были р1, v1, Т1, объем газа в цилиндре V1, а приемный клапан компрессора закрыт.
При движении поршня влево начинается процесс сжатия газа, т.е. процесс изменения параметров состояния.
Процесс нагнетания характеризуется линией сжатия 1–2, являющейся в общем случае политропой сжатия. В точке 2 заканчивается процесс сжатия газа, а его рабочие параметры будут p2, v2, Т2 и объем газа в цилиндре V2. В связи с тем, что давление p2 при отсутствии сопротивления нагнетательных клапанов равно давлению в трубопроводе после компрессора, момент окончания сжатия газа совпадает с моментом открытия нагнетательного клапана и началом процесса нагнетания.
Линия 2–3 характеризует процесс нагнетания, т.е. процесс выталкивания газа в напорный трубопровод, и называется линией нагнетания. В точке 3 поршень компрессора достигает крайнего левого положения. Скорость его в этой точке wл=0, что приводит к закрытию нагнетательного клапана. С началом движения поршня вправо происходит снижение давления с р2 до p1 – давления в приемном трубопроводе, что характеризуется линией снижения давления 3–4.
В точке 4 давление под поршнем становится равным давлению в приемном трубопроводе. Этот момент совпадает с моментом открытия приемного клапана и началом процесса всасывания.
Линия 4–2, характеризующая процесс всасывания, т.е. процесс заполнения рабочего цилиндра газом, называется линией всасывания.
В точке 1 заканчивается процесс всасывания. Это совпадает c началом процесса сжатия 1–2, т.е. с началом нового цикла компрессора.
Видео:Короткий цикл работы компрессора.Скачать
Циклы компрессоров
5.6.1. Способы получения высоких давлений газов
Сжатые газы широко используются в сельскохозяйственном производстве как в качестве энергоносителей, так и рабочего тела в различных технологических процессах. Машины для создания давления и подачи газа потребителю называют в е н т и л я т о р а м и, в о з д у х о д у в к а м и, к о- м п р е с с о р а м и. Компрессоры создают избыточное давление от 0,15 МПа
.и более; нагнетатели и насосы – от 0.02 до 0.2 МПа; вентиляторы повышают давление газов до 0,02 МПа.
Читайте также: Как проверить вращение компрессора
По принципу действия компрессоры делятся на две группы: объемные и динамические.
В объемных компрессорах повышение давления достигается сжатием газа путем сближения ограничивающих его стенок. Объемные компрессоры подразделяются на поршневые, ротационные, винтовые и мембранные.
В динамических компрессорах газу первоначально сообщается некоторая кинетическая энергия, которая затем в специальных каналах (диффузорах) преобразуется в потенциальную энергию давления. Динамические компрессоры
компрессоры подразделяются на лопаточные и струйные.
На рис. 5.15 представлена схема поршневого одноступенчатого охлаждаемого компрессора. В цилиндре 1 поршень 2 перемещается кривошипно- шатунным механизмом При движении поршня слева направо открывается впускной клапан 3 и цилиндр заполняется газом. При обратном движении поршня впускной клапан закрывается, объем газа в ци- линдре уменьшается, а давление увеличивается. Давление на выходе из компрессора устанав- ливается регулировкой выпускного клапана 4. При открытии последнего газ выталкивается поршнем из цилиндра и подается потребителю с давлением нагнетания. С целью снижения энер-
Рис. 5.15 гии, затрачиваемой на сжатие газа, цилиндр охлаждается теплоносителем 5.
Схема ротационного компрессора показана на рис.5.16. В корпусе 1
эксцентрично расположен ротор 3, в пазах которого свободно скользят пластины 2. При вращении ротора под действием центробежных сил пластины плотно прижимаются к корпусу, препятствуя перетеканию газа из одной полости в другую. Попавшая между пластинами порция газа по ходу вращения ротора уменьшается в объеме, за счет чего и повышается давление.
Видео:Принцип работы холодильника с компрессоромСкачать
На рис. 5.17 представлена схема винтового компрессора. В корпусе 3 на подшипниках 1 и 4 установлены два ротора:
Рис. 5.16 ведущий 7 и ведомый 6. Для предотвра
щения утечки газов по валам роторов установлены специальные уплотнения 2. Синхронное вращение роторов обеспечивается шестернями связи 5. В корпусе имеются патрубки для всасывания и нагнетания газа с окнами против торцов роторов. По мере того как роторы делают один оборот, всасывающее окно перекрывается зубьями, а поступившая порция газа, перемещаясь вдоль роторов. Зубья ведущего ротора входят в соответствующие углубления в ведомом роторе, в результате чего объем газа уменьшается, а давление увеличивается. К противоположному торцу роторов газ поступает в сжатом состоянии и выталкивается в нагнетательное окно.
Схемы лопаточных компрессоров приведены на рис 5.18 и рис. 5.19
В корпусе 1 центробежного компрессора (см. рис.5.18) вращается диск 2,
выполненный с рабочими лопатками в виде каналов 3. Газ, поступивший в
межлопаточные каналы, отбрасывается центробежными силами к периферии и попадает в диффузоры 4, лопатки которых укреплены в корпусе. В диффузорах происходит преобразование кинетической энергии газа в потенциальную энергию давления. Через нагнетательный патрубок сжатый газ поступает потребителю.
В осевом компрессоре (см. рис.5.19) направление движения газа
совпадает с осью ротора. Рабочие лопатки компрессора 1 закреплены в кольцевых проточках ротора 6, образуя форму дисков. Осевое расстояние между дисками обеспечивает размещение в корпусе 5 лопаток 2 спрямляющего аппарата, выполняющего роль диффузора. Канал, образованный лопатками одного диска и последующего за ним спрямляющего аппарата, называют с т у-п е н ь ю компрессора. Спрямляющие лопатки первого ряда 3 и конффузор 4 обеспечивают осевое направление входящего в компрессор воздуха. При вращении ротора кинетическая энергия газа в каналах между рабочими лопатками становится существенной. Газовый поток, проходя далее диффу-
Читайте также: Компрессор бирюса морозильная камера в красноярске
зор 7, преобразует. кинетическую энергию в энергию сил давления. Давление на выходе из компрессора в основном определяется количеством ступеней.
К показателям компрессорных машин относят:
— степень повышения давления в компрессора, ;
Видео:Качество и циклы холодильника. Правильная работа холодильника ATLANT.Скачать
— подачу компрессора, м 3 /с .
Под объемной подачей понимают количество кубических метров газа, выходящего из компрессора в единицу времени и приведенного к давлению и температуре на входе в компрессор.
На рис. 5.20 показаны поля применимости компрессоров
5.6.2. Поршневой компрессор и его показатели
В одноступенчатом поршневом компрессоре (ОПК) зависимость давления газа внутри цилиндра от занимаемого им объема определяют опытным путем с помощью прибора, именуемого и н д и к а т о р о м. Подобную зависимость, например, изображенную на рис. 5.21, называют и н д и к а т о р- н о й д и а г р а м м о й или действительным циклом ОПК.
Рассмотрим процессы этого цикла.
4-1 – процесс наполнения цилиндра «свежей» порцией газа. Этот процесс не является термодинамическим, так как он осуществляется с нарастанием массы газа, практически с неизменной температурой и переменным давлением;
1-2 – процесс повышения давления. В этом процессе на начальном этапе к газу от стенок цилиндра подводится тепло, а в конце сжатия, наоборот, газ нагревает стенки. Данный процесс необратим;
2-3 – процесс нагнетания. Он протекает с изменением массы газа,
с забросом давления для открытия выпускного клапана и неизменной температурой. Этот процесс тоже далек от термодинамического;
3-4 – процесс расширения газа, оставшегося в цилиндре после закрытия. Этому процессу присущи как подвод, так и отвод тепла.
В реальном поршневом компрессоре при нагнетании не весь газ покидает цилиндр. Часть его остается в объеме так называемого в р е д н о г о пространства V0 (объем между крышкой цилиндра и крайним левым положением поршня). При движении поршня слева направо оставшийся в цилиндре газ расширяется, Рис. 5.21
занимая объем V4 . Объем новой всасываемой порции газа будет равен только разности: Vвс = V1 – V4.
К показателям поршневого компрессора, кроме степени повышения давления и объемной подачи , относят:
– величину рабочего объема цилиндра Vp, м 3 ;
Видео:Правильно ли работает ваш холодильник? (информация)Скачать
– относительную величину вредного объема ;
– коэффициент объемной подачи .
С увеличением и объемная подача поршневого компрессора
уменьшается, что наглядно демонстрируется рисунками 5.22 и 5.23.
Величина вредного пространства ограничивает и давление нагнетания ОПК. Так при λ = 0 значение определяется по выражению:
Читайте также: Можно ли компрессором от холодильника создать вакуум
Степень повышения давления у реальных компрессоров лимитируется не только относительной величиной вредного пространства, но и температурой газа в конце сжатия T2, которая не должна превышать температур самовоспламенения смазки. В одноступенчатом компрессоре с учетом реальных значений , и T2 можно получить 3,75… 4,25. В современных поршневых компрессорах = 0,025…0,045 и = 0,75…090.
Для оценки совершенства реального компрессора проводят анализ его идеального цикла.
5.6.3. Идеальный цикл одноступенчатого поршневого компрессора
Заменим реальный цикл компрессора идеальным, для чего примем допущения:
– вредное пространство в компрессоре отсутствует;
– процессы всасывания и нагнетания, протекающие с изменением
массы газа, считаем термодинамическими;
– тепловые и механические потери отсутствуют.
. На рис. 5.24 идеальный цикл ОПК изображен в pV-координатах , а на рис.5.25, – в Ts – координатах.
Видео:Компрессоры. Цикл обучающих роликов (№5.3)Скачать
В принципе, процесс сжатия может быть изотермическим (1-2), адиабатным (1-2¢¢) или политропным с n к (1-2«`). Процесс нагнетания сжатого газа (2-3) осуществляется изобарно. Процесс (3-4) – условный, соответствует падению давления в цилиндре без вредного пространства при изменении направления движения поршня. Всасывание изображено процессом 4-1.
Из рис. 5.24 следует, что минимальная работа, затраченная на сжатие газа за один цикл будет при изотермическом процессе (наименьшая площадь цикла 4-1-2-3-4). Однако, изотермическое сжатие газа в поршневых комрессорах нереально. Если в процессе сжатия от газа отводить теплоту, допустим через стенки цилиндра, то работа сжатия будет несколько больше, чем при изотермическом процессе, но меньше, чем при адиабатном. Отсюда в реальных компрессора показатель политропы сжатия находится в пределах 1
Вся работа, затраченная на привод двухступенчатого компрессора при политропном сжатии газа в каждой ступени, определяется площадью цикла 1-2-3-4-6-0-1. Если процесс сжатия осуществить по политропному процессу в одной ступени до давления p4, то затраченная работа будет больше, чем у двухступенчатого компрессора на величину, эквивалентную площади
Таким образом, многоступенчатое сжатие уменьшает расход энергии на привод компрессора, повышает коэффициент объемной подачи и позволяет получить высокие степени повышения давления.
На примере анализа двухступенчатого компрессора определим, при каком распределении величины между ступенями работа цикла будет минимальной. Запишем выражение (5.9) для двухступенчатого компрессора:
Обозначим давление p2 = p3 = px и, полагая, что в результате охлаждения газа между ступенями имеет T3 = T1 , получим:
Чтобы определить, при каком рx работа на сжатие будет минимальна, необходимо приравнять к нулю первую производную L по px , т.е. :
В результате получим px 2 = p1· p4, откуда
Следовательно, для двухступенчатого компрессора наименьшая затрата работы будет в случае, когда степень повышения давления в каждой ступени одинакова. Это утверждение для многоступенчатого компрессора записывается выражением:
Так как степень повышения давления в компрессоре равна произведению , то
где z – число ступеней компрессора.
При заданном значении число ступеней определяют по выражению:
С учетом соотношения (5.9) работа для многоступенчатого компрессора при сжатии газа массой m кг может быть вычислена по формуле:
Дата добавления: 2015-08-04 ; просмотров: 1129 ;
- 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:Через какое время должен отключаться холодильник?Скачать
🔍 Видео
9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
Холодильный компрессор | Как это устроено? | DiscoveryСкачать
Компрессоры. Цикл обучающих роликов (№5.1)Скачать
Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать
Как настроить КОМПРЕССОР правильноСкачать
Обзор винтового компрессора. Давление в системе.Скачать
Поршневой компрессорСкачать
Как часто должен отключаться холодильникСкачать
⚠️ КАК РАБОТАЕТ КОМПРЕССОР ⚠️ для ХОЛОДИЛЬНИКА ❄️Скачать
Не выключается компрессор на холодильникеСкачать
Часть 3. Спиральные компрессоры Danfoss серии MLZ - номенклатура, конструкция и принцип работыСкачать
11. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ПОЛУЧЕНИЕ ХОЛОДА. ЦИКЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН. Устройство холодильникаСкачать
Как настроить регулятор давления воздуха на гаражном компрессоре QUATTRO ELEMENTI KM 50-380Скачать
Лекция 3 Построение цикла кондиционера на диаграммеСкачать
