Проследим порядок работы цилиндра компрессора при помощи индикаторной диаграммы p=f (V), где V – объём, описываемый поршнем в цилиндре, зависящий от положения поршня.
Двигаясь от правого крайнего положения влево, поршень сжимает газ, находящийся в цилиндре. Всасывающий клапан закрыт в течение всего процесса сжатия.
Напорный клапан закрыт до тех пор, пока разность давлений в напорном патрубке в цилиндре не преодолеет натяжение пружины.
Когда давление в цилиндре достигнет p2, напорный клапан от-
крывается и поршень вытесняет газ в напорный трубопровод.
Объем газа, подаваемого компрессором при давлении p2 будет Vпод. Процесс повышения давления изображён на диаграмме линией 1-2, а процесс подачи газа – линией 2-3.
При сжатии газа t˚ повышается, т.к. охлаждающая вода не отнимает от газа всё тепло, выделяющееся при сжатии. Линия сжатия представляет собой политропу, описываемую уравнением
Линия подачи 2-3 теоретически является изобарой
В действительности, благодаря влиянию инерции газовых масс, действию клапанов и их пружин p2 не поддерживается строго постоянным.
Когда поршень придёт в левое крайнее положение, он вытесняет из цилиндра не весь газ. Часть газа в количестве Vм остаётся в цилиндре (в мёртвом пространстве).
В начале хода поршня вправо напорный клапан закрывается и остаток газа в мёртвом пространстве Vм будет расширяться по линии 3-4, которая является политропой с показателем np
Расширение газа будет происходить до тех пор, пока давление в цилиндре не снизится до величины p1 (p1
Расчёт компрессоров с конечным давлением до 100 ат производится по уравнениям термодинамики идеального газа. При этом результаты расчёта получаются весьма близкими к действительным.
При высоких давлениях p>100 ат необходимо учитывать свойства реальных газов, т.е. расчёт компрессора производить по уравнениям термодинамики реальных газов.
Последующее изложение материала основано на теории компрессора идеального газа.
Для вычисления мощности на валу компрессора вводится понятие изотермического КПД (ηиз).
Изотермический КПД представляет собой отношение мощности “изотермической” машины к фактической мощности данной машины.
Откуда фактическая полезная мощность компрессора
Выше было показано, что при изотермическом процессе работа представляет собой площадь p-V диаграммы и определяется уравнением
Удельная работа, отнесённая к 1 кг газа,
где G – весовая производительность;
Изотермическая мощность компрессора
где Q – объёмная производительность.
Тогда мощность на валу равна
Для поршневых компрессоров различных конструкций
Значение ηиз зависит от интенсивности охлаждения компрессора. Чем лучше охлаждение цилиндра, тем выше его изотермический КПД.
Из уравнения Nв видно, что на мощность компрессора не влияет мёртвое пространство, что объясняется тем, что работа, затрачиваемая на сжатие газа в мёртвом пространстве, возвращается на вал в процессе сжатия.
Однако, на величину производительности компрессора мёртвое пространство оказывает существенное влияние.
Мёртвое пространство. Производительность
Цилиндры компрессоров всегда выполняются с мёртвым пространством, чтобы избежать удара поршня о крышку при подходе его к крайнему положению.
Читайте также: Как восстановить поршневой компрессор
Величина мёртвого пространства обычно оце-
вается в долях (или %) от рабочего объёма цилиндра Vn и называется относительным объёмом мёртвого пространства a:
В современных компрессорах a = 0,025-0,06.
Наличие мёртвого пространства приводит к тому, что всасывание начинается не в начале обратного хода поршня, а в конце процесса расширения (точка А). Следовательно, объём Vвс, фактически всасываемый поршнем, меньше рабочего объёма цилиндра Vп.
Отношение называется объёмным коэффициентом компрессора.
Процесс расширения газа из мёртвого пространства происходит политропически с показателем политропы np. Поэтому
Из индикаторной диаграммы следует
Величина объёма всасывания
Действительный объём всасываемого газа Vд
Первая причина учитывается термическим коэффициентом λТ, вторая – коэффициентом герметичности λГ. Тогда действительный объём газа, всасываемого в цилиндр
называется коэффициентом подачи. Следовательно,
Тогда производительность компрессора простого действия с одним цилиндром равна
где n – число двойных ходов поршня в минуту.
Из этого уравнения можно определить все факторы, влияющие на производительность.
Основной величиной является рабочий объём цилиндра, равный
Объём мёртвого пространства отрицательно влияет на производительность. С увеличением a производительность падает.
С увеличением степени сжатия производительность также снижается.
Кроме того, на производительность влияет конструктивное совершенство машины, оцениваемое λГ. Чем выше λГ (современные машины), тем выше производительность.
В современных компрессорах
Дата добавления: 2016-02-04 ; просмотров: 1807 ;
Видео:Индикаторная диаграмма ДВССкачать
7 Способы схематизации рабочих процессов, протекающих в поршневых компрессорах
§2.2. Способы схематизации рабочих процессов, протекающих в поршневых компрессорах
Ранее в § 3.4 были рассмотрены основные причины необходимости схематизации рабочих процессов и один способ схематизации действительных индикаторных диаграмм, наиболее широко применяемый для расчетов поршневых компрессоров в отечественной промышленности. В практике расчетов поршневых компрессоров применяют большое количество способов схематизации рабочих процессов. Все используемые в расчетах поршневых компрессоров схематизированные индикаторные диаграммы можно классифицировать в семь типов.
Схематизация I. Наиболее простой схематизацией индикаторных диаграмм (рабочих циклов) поршневого компрессора, которая использовалась практически с самого начала исследования компрессоров, является диаграмма идеального компрессора. Несмотря на простоту и общедоступность понятия «идеальный компрессор», в литературе существует ряд разногласий по этому понятию. Наиболее полная концептуальная модель идеального компрессора дана в § 2.1 настоящего пособия.
Схематизация II. Иногда в качестве схематизированной используют диаграмму, сходную с диаграммой идеального компрессора. Эта диаграмма ограничена номинальными давлениями всасывания и нагнетания и «условной» политропой сжатия, которая косвенно учитывает потери во всасывающих и нагнетательных клапанах (рис. 9.4, а). В такой диаграмме потери в клапанах компенсируются отсутствием обратного расширения и выбором условного показателя политропы. Так, в одном из случаев схематизации при показателе адиабаты к= 1,28 условный показатель политропы сжатия п был равен 1,375.
Читайте также: Компрессор для шин goodyear gy 30l
Схематизация III. Наиболее распространенной схематизацией цикла действительного компрессора с потерями во всасывающих и нагнетательных клапанах является схематизация, представленная на рис 9.4, б и описанная в § 3.4. Основная часть диаграммы (между номинальными давлениями рвс и рн) ограничивается двумя эквивалентными политропами. Потери в нагнетательных и всасывающих клапанах представляются в виде условных прямоугольников 2″—2—3—3′ и 1’—1— 4—4’соответственно. Такая схематизация распространена в СНГ, Германии, Чехии, США и других странах. Сложность при этом представляют выбор показателей эквивалентных политроп обратного расширения nр и сжатия пс и определение усредненных потерь давлений Dр1 и Dр2 Иногда схематизация III трактуется в несколько измененном виде — цикл представляется фигурой 1—1’-2″- 3-3′-4’’ (см. рис. 9.4, 6).
Схематизация IV. Еще одной очень распространенной схематизацией индикаторной диаграммы действительного компрессора является упрощенная схематизированная индикаторная диаграмма, представленная на рис.9.4, в. Описание упрощенной схематизированной диаграммы дано в § 3.4.
Схематизация V. Этот тип схематизации отличается от схематизации III только тем, что усредненные потери в клапанах Dр1‘, и Dр’2 отнесены не к частям хода поршня, соответствующим всасыванию и нагнетанию, а к полному ходу поршня (рис. 9.4, г). Такая схематизация обусловлена необходимостью исключить влияние величины отношения давлений нагнетания и всасывания на ус редненные значения Dр1‘, и Dр’2 . Естественно, что рекомендации по определению Dр1 и Dр2, полученные для схематизации III и IV, не могут использоваться в схематизации V.
Видео:Поршневой компрессорСкачать
Рекомендуемые файлы
Схематизация VI. В некоторых расчетах индикаторную диаграмму схематизируют, как показано на рис. 9.4, д. Основную часть диаграммы, ограниченную номинальными давлениями рвс и рн, схематизируют так же, как в схематизациях III и V. Потери в клапанах характеризуются площадками 2—а—З и 1—b—4, которые образуются линиями а-3 и b-1 и продолжениями эквивалентных политроп сжатия 2—а и обратного расширения 4—b. На участках b-1 и а—3 текущие значения потерь давления в клапанах DрКЛ определяют через условные мгновенные скорости газа Сг в проходном сечении клапанов: DрКЛ =VКЛСг 2 r/2, где условную мгновенную скорость газа Сг находят через мгновенную скорость поршня Сп из уравнения СгfКЛ = СПFП Коэффициенты сопротивления в этом случае определяют для цилиндров продувкой полных трактов всасывания и нагнетания (от фланца до рабочей камеры цилиндра). Схематизация VI редко используется в СНГ. Коэффициенты сопротивления, полученные продувкой нескольких типов цилиндров, можно найти в специальной литературе.
Схематизация VII. При этой схематизации действительной индикаторной диаграммы (рис. 9.4, е) весь рабочий цикл разбивают на четыре процесса: всасывание, сжатие, нагнетание и обратное расширение. Процессы отделяются друг от друга в точках, соответствующих моментам открытия и закрытия клапанов: процесс всасывания заканчивается, а процесс сжатия начинается в момент закрытия всасывающего клапана; процесс сжатия заканчивается, а процесс нагнетания начинается в момент открытия нагнетательного клапана и т.д. Моменты закрытия клапанов могут не совпадать с мертвыми точками поршня*.
Читайте также: Замена подшипников в компрессоре w211
Схематизированная индикаторная диаграмма при схематизации VII не носит однозначного характера, а определяется совокупностью схематизированных процессов.
Процессы сжатия и расширения схематизируют двумя способами: в одном из них процессы описывают политропной зависимостью, в другом — системой уравнений сохранения энергии, массы, уравнением состояния. Первую схематизацию процессов сжатия и расширения используют в тех случаях, когда изучают работу клапанов или когда явления, протекающие в цилиндре во время этих процессов, имеют меньшее значение, чем другие явления и процессы.
Процессы всасывания и нагнетания в схематизации VII описываются дифференциальным уравнением потерь давления в клапа-
*Этот случай бывает чаше всего (см. главу 6).
не, полученным из уравнений сохранения энергии и массы и уравнения состояния, которые, в свою очередь, сводятся к двум дифференциальным уравнениям: изменения массы газа в цилиндре за единицу времени и расхода газа через клапан. Здесь возможны два случая: первый — клапан закрывается и открывается мгновенно, второй — используется движение запорного органа клапана, которое описывается специальным уравнением динамики движения запорного органа или специальным априорно выбранным законом открытия и закрытия клапана либо введением в математическую модель экспериментальных данных по движению запорного органа.
Вышесказанным объясняется многовариантность схематизации VII. Математические модели компрессоров, выполненные по этой схематизации, могут значительно различаться в зависимости от сочетания выбранных способов схематизации рабочих процессов.
В качестве примера интересна схематизация индикаторной диаграммы, использованная И. Брабликом (см. § 8.5).
Особенности схематизации рабочих процессов многоступенчатых компрессоров. Выше рассмотрена схематизация индикаторной диаграммы ступени поршневого компрессора. При схематизации многоступенчатого компрессора каждую ступень схематизируют отдельно, добавляют потери между ступенями и учитывают охлаждение газа в межступенчатом холодильнике. Потери давления между ступенями сжатия определяют или интегрально, или по элементам с учетом пульсации или без учета ее.
Определение потерь давления в межступенчатых коммуникациях не входит в программу учебных курсов, поэтому ограничимся только некоторыми замечаниями по этому вопросу.
Если межступенчатые коммуникации имеют такое сопротивление, при котором изменение давления газа вдоль трубопровода незначительно влияет на изменение удельного объема газа вдоль трубопровода, то можно использовать уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости и определять потери давления по методу, приведенному в [35]. Там же приведены основные коэффициенты сопротивления элементов межступенчатых коммуникаций. Если коммуникации имеют большие сопротивления, то методика, изложенная в [15], неправомерна, так как для. определения скоростей газа по длине коммуникаций нельзя пользоваться уравнением неразрывности для несжимаемой жидкости. Для этих случаев разработана специальная методика определения потерь давления в коммуникациях*.
- 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
359) Индикаторные диаграммы двигателя (вопросы МКК , ГОСОВ)Скачать
Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать
Индикаторная Диаграмма 1Скачать
Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать
Индикаторная диаграмма 4 хтактного дизеляСкачать
Редуктор давления для компрессора или регулятор давления поршневого компрессораСкачать
Суперчарджер. Приводной компрессор | Science Garage На РусскомСкачать
Обзор блока подготовки воздуха Intertool PT-1431Скачать
Винтовой Компрессор 11 кВт. Сопло 3.5мм ТЕСТСкачать
Как использовать поршневой воздушный компрессор. Настройка компрессора. Советы по эксплуатации.Скачать
Наконец-то собрал регулятор давления AFR-2000 с Алиэкспресс для своего компрессора.Скачать
Логические элементы "И", "ИЛИ" в системах пневмоавтоматикиСкачать
Винтовой электрический компрессор 7,5 кВт CrossAir для автосервиса, небольшого производстваСкачать
Лекция 3 Построение цикла кондиционера на диаграммеСкачать
Блок управления MAM-890 винтового компрессора. Обзор настроек, демонстрация менюСкачать
9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
Обзор винтового компрессора. Давление в системе.Скачать
Видеоурок "Классификация компрессоров"Скачать