Схема работы двухступенчатого компрессора

Основные компрессоры, применяемые на подвижном составе, как правило, являются двухступенчатыми. Сжатие воздуха в них происходит последовательно в двух цилиндрах с промежуточным охлаждением между ступенями. Схема такого компрессора и теоретическая индикаторная диаграмма его работы в координатах (р — V) показаны ниже.

1- поршень, 2- цилиндр первой ступени, 3- всасывающий клапан, 4- холодильник, 5- нагнетательный клапан, V — объем всасываемого воздуха, Vв — объем пространства над поршнем в его верхнем положении (объем вредного пространств а),Vх — полный объем, описываемый поршнем при ходе из одного крайнего положения в другое.

При первом ходе вниз поршня 1 открывается всасывающий клапан 3,и в цилиндр 2 первой ступени поступает воздух из атмосферы (Ат) при постоянном давлении. Линия всасывания АСрасполагается ниже пунктирной линии атмосферного барометрического давления на величину потерь на преодоление сопротивления всасывающего клапана. При ходе поршня 1вверхвсасывающий клапан 3 закрывается, объем рабочего пространства цилиндра 2 уменьшается и воздух сжимается по линии CD до давления в холодильнике 4, после чего открывается нагнетательный клапан 5и происходит выталкивание сжатого воздуха в холодильник по линии нагнетания DF с постоянным противодавлением.

В процессе последующего хода поршня 1 вниз происходит расширение оставшегося во вредном пространстве (объем пространства над поршнем в его верхнем положении) сжатого воздуха по линии FB до тех пор, пока давление в рабочей полости не понизится до определенной величины и всасывающий клапан 3 откроется атмосферным давлением. Далее процесс повторяется. Напервой ступени воздух сжимается до давления 2,0 – 4,0 кгс/см 2 .

Аналогично работает вторая ступень компрессора со всасыванием воздуха из холодильника 4 по линии FE, сжатием по линии EG, нагнетанием в главные резервуары по линии GH, расширением во вредном пространстве цилиндра второй ступени по линии HF’. Заштрихованная площадь индикаторной диаграммы характеризует уменьшение работы сжатия за счет охлаждения воздуха между ступенями.

Сжатие воздуха сопровождается выделением тепла. В зависимости от интенсивности охлаждения и количества тепла, отбираемого от сжимаемого воздуха, линия сжатия может быть изотермой, когда отводится все выделяющееся тепло и температура остается постоянной, адиабатой, когда процесс сжатия идет без отвода тепла, или политропой при частичном отводе выделяющегося тепла.

Адиабатический и изотермический процессы сжатия являются теоретическими. Действительный процесс сжатия является политропным.

Основными показателями работы компрессора являются производительность (подача), объемный, изотермический и механический К.П.Д.

Производительностью компрессора называется объем воздуха, нагнетаемый компрессором в резервуар в единицу времени, замененный на выходе из компрессора, но пересчитанный на условия всасывания.

В практической деятельности с достаточной точностью для определения производительности можно пользоваться следующей формулой:

где: V — объем резервуара, л;

Р₂ — конечное давление в резервуаре, кгс/см 2 ;

Р₁ — начальное давление в резервуаре, кгс/см 2 ;

t — время повышения давления в резервуаре с начального до конечного давления.

Производительность компрессора локомотива определяют по времени повышения давления в ГР с 7,0до 8,0кгс/см 2 . Объемный К.П.Д. характеризует уменьшение производительности компрессора под влиянием вредного пространства; он зависит от величины вредного пространства и давления. Объемный К.П.Д. одной ступени определяется по формуле:

где: V— объемы всасываемого воздуха;

V_х — полный объем, описываемый поршнем: при ходе из одного крайнегоположения в другое.

Двухступенчатое сжатие позволяет понижать температуру воздуха в конце сжатия, улучшить условия смазки компрессора и уменьшить потребляемую компрессором мощность за счет работы, сэкономленной благодаря охлаждению воздуха в промежуточном холодильнике, а также повыситьобъемныйК.П.Д. засчет уменьшения соотношения давлений нагнетания и всасывания.

Совершенство компрессора оценивается изотермическим К.П.Д.:

где: N_из — мощность, затрачиваемая теоретически при изотермическом сжатии;

N_к — мощность, необходимая для привода компрессора.

Механический К.П.Д. компрессора учитывает потери на трение в самом компрессоре, и потери на приводе вспомогательных механизмов — вентилятора и масляного насоса.

где: N_к — индикаторная мощность (мощность, которая затрачивается на сжатиевоздуха, определяемая по реальной индикаторной диаграмме).

Для транспортных двухступенчатых компрессоровη_об = 0,7 – 0,75; η_из = 0,40 – 0,55; η_м = 0,79 – 0,82.

Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

Устройство и принцип работы поршневого насоса, компрессора

Что такое поршневой компрессор и как он работает? Это поршневой насос сжимающий газ. Если сжимается жидкость, говорят о насосе. Если сжимается какой-либо газ, то говорят о компрессоре. Принцип действия у поршневого насоса и поршневого компрессора одинаков.

Схема работы поршневого компрессора

На рисунке показана минимальная компоновка поршневого компрессора:

1. Впускной клапан
2. Выпускной клапан
3. Поршень
4. Шатун
5. Коленчатый вал
6. Цилиндр

Слева показан цикл впуска газа в цилиндр. Когда поршень идет вниз, под впускным клапаном возникает разряжение. Этот клапан, прижатый к седлу пружиной, открывается (из-за разности давлений над ним и под ним). Газ всасывается в цилиндр. Справа показан цикл сжатия газа. Поршень идет вверх, сжимая газ. Под давлением закрывается впускной клапан, открывается выпускной, газ устремляется в нагнетательную трубу.

Привод компрессора может быть электрическим, бензиновым, дизельным. Соответственно, коленчатый вал получает вращение от электродвигателя или же от двигателя внутреннего сгорания, бензинового или солярочного.

Читайте также: Компрессор ниссенс заправка масла

Видео:Поршневой компрессорСкачать

Видео: поршневой насос — принцип работы

Видео:Система с двухступенчатым компрессоромСкачать

Типы поршневых компрессоров

Выше был показан самый простой компрессор одностороннего действия. Намного эффективнее компрессор двустороннего действия.

Поршневой компрессор двустороннего действия

Как видим из рисунка, для всасывания и нагнетания воздуха, используется движение поршня как в одну, так и в другую сторону. Когда слева газ сжимается и соответственно нагнетается, справа идет всасывание. И наоборот. Производительность увеличивается почти в два раза. Чуть меньше, так как шток, толкающий поршень занимает некоторый объем.

Выше показаны одноцилиндровые компрессоры. Также производят двух, трех и более цилиндровые. Соответственно и мощность будет больше в два, три и более раз.

Двухцилиндровый поршневой компрессор

В таких агрегатах поршни ходят в противофазе. Этим достигается равномерность подачи воздуха. Также уменьшается тряска компрессора.

По расположению цилиндров бывают горизонтальные, вертикальные, угловые компрессоры.

Также различаются компрессоры по количеству ступеней сжатия. Вышерассмотренные компрессоры были одноступенчатыми. Бывают также и двух, трех и более ступенчатые.

Видео:Двухступенчатый компрессор ALMiG G-Drive T | Схема работы компрессора | Устройство компрессораСкачать

Двухступенчатый поршневой компрессор

Воздух, сжатый в первом цилиндре, поступает в меньший по объему второй цилиндр. Там он дожимается до более высокого давления. Понятно, что двухступенчатый компрессор должен иметь два цилиндра. При сжатии газа происходит его нагрев. Поэтому сжатый газ из первого цилиндра попадает во второй через охладитель. Его изготавливают из материала быстро отдающего тепло. Чаще всего это медная трубка.

Двухступенчатый компрессор имеет более высокий КПД. Это происходит по нескольким причинам:

• промежуточное охлаждение воздуха, делает работу компрессора более комфортной. Меньше изнашиваются трущиеся части оборудования. Например, пара поршень – цилиндр.
• при одинаковой мощности привода, двухступенчатый компрессор на выходе дает большее давление.

Первый компрессор, созданный человеком, был поршневой. Потом появились другие виды. Самое общее деление компрессоров: объемные и динамические. В объемных компрессорах газ сжимается за счет уменьшения объема камеры. В динамических — за счет взаимодействия с лопатками ротора. К объемным, помимо поршневых компрессоров, относятся и широко распространенные винтовые компрессоры.

Видео:Поршневой компрессорСкачать

Видео: как работает поршневой компрессор

Видео:Двухступенчатый поршневой Компрессор. Устройство, взгляд изнутри.Скачать

Устройство и принцип работы винтового компрессора

Два винта ведущий и ведомый синхронно вращаются в паре. Зубья одного входят во впадины второго. Но винты, их металлические поверхности не соприкасаются. Он расположены параллельно друг другу на валах. На этих же валах имеются шестерни, которые входят в зацепление друг с другом, что обеспечивает жесткую кинематическую связь между винтами.

Винтовой компрессор

Роторы (винты) вращаются навстречу друг другу. Воздух через отверстие в корпусе поступает в пространство между винтами. Ввиду того, что зазор между роторами очень мал: 0,1 – 0,3 мм, по мере вращения воздух отсекается от атмосферы и захватывается винтами. Дальнейший поворот валов приводит к уменьшению объема воздуха и значит к его сжатию. На выходе получаем высокое давление.

Вместе с воздухом впрыскивается машинное масло, которое уменьшает зазор между винтами до нуля. Кроме того, масло смазывает винты, уменьшая силы трения. Также масло забирает лишнее тепло, которое неизбежно возникает по мере сжатия воздуха.

Когда камера, образованная винтами, соединяется с выпускным отверстием, воздухомасляная смесь под давлением выбрасываются в нагнетательную линию. Далее смесь проходит через масляный фильтр, который задерживает масло и передает его обратно в систему.

Преимущества винтового компрессора перед поршневым очевидны:

1. равномерность работы намного превосходит поршневой компрессор
2. межремонтный период в разы больше
3. небольшие габариты, легко монтировать
4. КПД на 30% больше поршневых

Видео:Компрессор поршневой Механизм движения.aviСкачать

Видео: работа и устройситво винтового компрессора

Видео:Двухступенчатый компрессор Bitzer с переохладителем жидкости. Шоковая заморозка. Минус 40*С.Скачать

Безмасляный компрессор

На данный момент наша промышленность очень сильно нуждается в безмасляных компрессорах, которые бывают как поршневыми, так и винтовыми. В некоторых случаях недопустимо наличие масла в воздухе даже в минимальных количествах. Например, для надувания кислородной подушки. Или для заполнения кислородного баллона.

Чтобы поршневой компрессор был безмасляным, поверхность его цилиндров покрыта специальным составом, позволяющим работать без машинного масла. Также и поршень покрывается спецсоставом. Несмотря на большие достижения в области материалов, уменьшающих скольжение, время непрерывной работы безмасляного поршневого компрессора ограничено. В некоторых моделях 10 – 15 минут в час.

Видео:Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать

Видео: безмаслянные компрессоры

Чтобы винтовой компрессор выдавал сжатый воздух абсолютно без масла, оно не должно использоваться для уплотнения роторов, и охлаждения. То есть в камеру сжатия масло не впрыскивается. Чтобы такой агрегат успешно работал и не нагревался, к изготовлению винтов предъявляют повышенные требования. Степень сжатия уменьшается, по сравнению с масляными, в 3 – 4 раза.

Безмасляные компрессоры уступают масляным по всем параметрам, кроме одного – чистоте сжатого воздуха. Поэтому если покупателю не нужен абсолютно чистый сжатый газ, лучше брать масляный компрессор.

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

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!

Читайте также: Компрессор ямз 534 схема

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 .

Читайте также: Индикатор работы компрессора электролюкс

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/shema-raboty-dvuhstupenchatogo-kompressora

  🔥 Видео

  Холодильная машина двухступенчатого сжатия с винтовым компрессором и экономайзеромСкачать

  

  Центробежный компрессорСкачать

  

  Как работает ротационный компрессор Принцип работы ротационного компрессораСкачать

  

  Как работает двухроторный компрессор Toshiba?Скачать

  

  Принцип работы поршневых компрессоров ManeuropСкачать

  

  Принцип работы спиральных компрессоровСкачать

  

  Запись Вебинара по теме занятия Компрессор КТ-6 и ВУ 3,5/10.Скачать

  

  Схема работы компрессора Atlas CopcoСкачать

  

  Двухступенчатые поршневые компрессоры FiacСкачать

  

  Компрессор поршневой 2ВМ4Скачать