Компрессоры различных конструкций характеризуются по существу одним и тем же термодинамическим процессом. Поэтому нет необходимости анализировать поведение всего многообразия компрессоров. Например, достаточно рассмотреть процесс, происходящий в одноступенчатом поршневом компрессоре. Одноступенчатый компрессор (рис.1.26) имеет цилиндр / рубашку охлаждения 3, внутри которой движется поршень 2.Крышка цилиндра имеет клапан: впускной 5 и выпускной 4.Поршень 2 имеет 2 крайних положения. Точка (BDC).
Тепловое равновесие может существовать между системами, разделёнными неподвижной теплопроницаемой перегородкой, то есть перегородкой, позволяющей системам обмениваться внутренней энергией, но не пропускающей вещество. Людмила Фирмаль
Рабочий объем цилиндра равен произведению расстояния между ВМТ и ВМТ на площадь поршня. Объем k’o между поршнем ВМТ и крышкой цилиндра называется мертвым объемом. Обычно ko = =(0.04-0.10) и. Когда поршень 2 перемещается из ВМТ влево, впускной клапан 5 закрывается, и воздух в цилиндре сжимается до давления Р2(процесс 12 на графике) и выталкивается в воздушный ресивер (процесс 23).Когда поршень движется в противоположном направлении, давление в цилиндре уменьшается, клапан 4 закрывается, и сжатый воздух с мертвым объемом Vo расширяется(процесс 34).в точке 4 давление в цилиндре равно давлению pi внешней среды, а клапан 5 открывается и воздух всасывается в цилиндр из внешней среды.
Когда поршень движется назад, новая порция воздуха сжимается. На стадии всасывания вводится понятие объемного КПД компрессора, так как часть рабочего объема заполняется мертвым воздухом, который расширяется. ^ =(Vₗ-V₄)/(Vₗ-Во). (1-241） При увеличении давления pn (Pr> Pr > Pr, рис. 1.26) количество рабочей жидкости, поступающей в компрессор, уменьшается（4 «-1 4»-1 4 ’-1）、объемная эффективность£k уменьшается, а температура сжатия воздуха повышается. Из-за снижения ЕС с ростом Компрессор-машина для сжатия воздуха или газа до избыточного давления не менее 0,2 МПа. ф С. С. 2 К Фигура!.26.
Одноступенчатая схема цикла компрессора P pressure давление одноступенчатого компрессора p₂₂ не превышает 0,8-1 МПа. на величину » Е «также большое влияние оказывает величина мертвого объема в Go. So, с идеальным компрессором= 0, на индикаторной диаграмме в точке g-координаты (рис. 1.26) линия 34 совпадает с ординатами axis. In на этом рисунке 12, 12′, 12 «показаны различные термодинамические процессы сжатия.23 — это процесс инъекции.41-это процесс поглощения свежего заряда. Работа с идеальными компрессорами / сжатие воздуха / к = / РЗ + и12-/ * б (1.242） Куда? / sz = P2t’2 и/₄1= P1V1.
Сжатие компрессора обычно является политропным process. In в этом случае для K = n и адиабатического сжатия/ u определяется по формуле (1.100) и Формуле (1.87) при изотермическом сжатии. Учитывая эти зависимости, из Формулы (1.242) получаем формулу поведения одноступенчатого компрессора. Во время политропного сжатия / к = drH1 [(пн / Р1）»-,, / ’、-1] /（Н-1.）; (1.243） Теплоизоляция 4 =πα>> я [(пр / Р1) * ЛВ *-1] л *-0; (1.244） Изотермический / k =Р1Г11п(р₂ / р.). (1.245） Подставляя формулу (1.97) в Формулу (1.242), получаем: ФК = к (Р2″2-Пиви)/(к-1)= — ^(^- т ^ — л). (1.246） к =cₚ/cᵥ и R = СР-с / к = СР(ТН-7 ′ С. Ш.)= Н-рН. (1.247）.
В пункте 1 диаграммы gr и sT для сравнения мы объединяем 3 термодинамических процесса сжатия воздуха в 1-ступенчатом компрессоре: теплоизоляцию/ 2″, политропу 12(воздух охлаждается, температура повышается) и температуру/ 2 ′ (хладагент изменяет температуру стенки компрессора на температуру окружающей среды). (это не так.) Понятно, что увеличение интенсивности охлаждения может уменьшить работу, затрачиваемую на сжатие газа в компрессоре. Однако на практике сжатие обычно представляет собой политропный процесс с показателем K> n> 1, поскольку можно обеспечить столь же сильное охлаждение, как и температура сжатого воздуха ns.
Для определения количества тепла, которое отводится из сжимаемого газа в охлаждающую воду, можно воспользоваться формулой (1.106).И затем… I-SL » — SCHT₂-7)/(p-1), (1.248） В изотермическом процессе, согласно формуле (1.87).Из уравнений (1.209) и (1.247) видно, что поведение одноступенчатого компрессора численно равно имеющейся работе. к-Ио. (1.249） Для определения удельной работы одноступенчатого компрессора можно использовать уравнение (1.206), но его можно представить в виде: / к = ДГ-4 /. (1.250） В процессе адиабатического сжатия 2 2 ′ отсутствует теплообмен с окружающей средой()= 0).увеличение энтальпии диаграммы sT характеризуется областью c2 2’l. при политропном сжатии 12 теплообмен определяется областью c / 2b, а при изотермическом-областью c-12’a. = Т (С2 — Н). (1.251）.
- Компрессионные работы в процессе теплоизоляции с учетом вышеизложенного 1г = Д1 =1₂,-11; (1.252） Политроп. / ш =1₂-1|-^; (1.253） Изотермический И= T (Sₗ-s₂₁). (1.254） Турбонагнетатели часто использованы для того чтобы обжать деятельность fluid. At в то же время сжимаемый газ на выходе информируется о скорости газа на входе и скорости, превышающей 1 и 2.Уравнение первого закона термодинамики рассматриваемого случая основано на том, что если пренебречь разницей в уровне (высоте) поперечного сечения газового потока турбокомпрессора на входе и выходе и принять Ah〜0.1-* 2〜* 1 + 0.5（1！- И J) 4-Леха (1.255）.
Читайте также: Схема подключения топас один компрессор
Техническая работа / поскольку TCX потребляется турбокомпрессорами для сжатия газа, — / ₁СХ = / к У = второй-второй + 0.5 (с!)- Н 1) — д.(1.25 М） Если нет теплообмена с внешней средой (]% 0), то дифференциальная форма dlK = di + 0. 5dw2. (1257） Если скорость на выходе турбокомпрессора приблизительно равна скорости газа на входе и кинетическая энергия потока не изменяется, то 0,5 Jm-2d; 0 и dlK = di. It соответствует работе сжатия газа одноступенчатым поршневым компрессором[эталонная формула (1.247)] без теплообмена с внешней средой. Многоступенчатый компрессор. Многие используются для сжатия воздуха до высокого давления!
В литературе в нулевое начало также часто включают положения о свойствах теплового равновесия. Людмила Фирмаль
Ступенчатый компрессор (рис. 1.27), в процессе работы которого установлен теплообменник 5, обеспечивает охлаждение сжатого воздуха на предыдущей стадии. Через впускной клапан 3 Атмосфера всасывается в цилиндр / первую фазу и сжимается поршнем 2 (Процесс/ Z, рис. 1.28) политропным способом и подается в охладитель через клапан 4 (см. рис. 1.27) 5 Турбокомпрессор представляет собой центробежный или осевой лопастной компрессор для сжатия и подачи воздуха или газа. Рис. 1.27.
Схема двухступенчатого компрессора Здесь он охлаждается до начальной температуры(в процессе 2 ′ 1 ″ sT схема, см. Рисунок 1.28) и вводится в цилиндр 2-й ступени J0 через клапан 6(см. Рисунок 1.27).Удельный объем также уменьшился с r₂ до rc (см. диаграмму, рисунок 1.28).Далее охлажденный воздух перекачивается в ресивер по каналу 2 через технологический канал/» 2 ″ (см. фиг.1.27), который сжимается поршнем 9 (см. фиг. 1.27) (см. фиг. 1.28) через клапан 7 (см. фиг. 1.27). Благодаря промежуточному охлаждению воздуха в холодильнике, коэффициент усиления работы численно равен значению gr на рисунке области G2 ′ 22. 128.Тепло, выделяемое из воздуха в холодильнике, определяется площадью под процесс 2T на диаграмме sT. Ч%0.5(Ту + ТЮЗ-М(1.258）.
Или точнее Рис. 1.28. Схема процесса сжатия для компрессора шага miioi ost： а-2 этап; Б-5 этап м = с,(Tᵣ-тр)= із- » Р. (1.259） При проектировании многоступенчатого компрессора, чтобы обеспечить минимальную работу, затрачиваемую на компрессор, обычно стараются выполнить несколько условий: обеспечить, чтобы температура газа всех ступеней компрессора была одинаковой, то есть на входе из них, чтобы работа распределялась между ступенями определенным образом.
Например, в двухступенчатом компрессоре x = pn / p>,* i = Pr / Pb * 2 = Pi / Prn и Х =XjX₂. (1.260） Коэффициент давления x устанавливается при проектировании компрессора. Используйте термоизоляцию сжатие воздуха в обеих ступенях компрессора (1.261) и y = Aprvr (x₂ ⁽ ⁽ -,, — 1) d/ S-1). (1.262） Если выполнены условия для равных температур, то prt = Prt * = RTf. Все работы были проведены на сжатие газа с учетом формулы (1.260) (£=> =kRTₜ> [х,*—2] Д *-1） (1.263) если условие dltz / dxt = 0, то оно минимизируется. (К — Л) Х ^-ⁱVk/ К-(К — Л) Х⁽к «ЛВ’ х Или ХІ = / / х. (1.264） Из соотношения (1.260) x2 = p’x. ρ|Φ|, =rrgg и X | = x₂, в соответствии с формулами (1.261) и (1.262), Irl = / k2 = 4 и/£= 2/.
Аналогично для ступени компрессора (рис. 1.28) распределение давления между ступенями является: Условия Xj-x₂ -… = хм = =нет.* гр и ст диаграммы(см. рис. 1.28) показать процесс сжатия газа в 5-ступенчатый компрессор. Воздушное охлаждение в 4 промежуточных охладителях приносит весь процесс обжатия/ 2, 34, 56, etc. ближе к изотермическому сжатию 1357 (рисунок 1.28), далее экономия в работе.
Количество тепла, передаваемого воздухом в интеркулере, можно проверить по диаграмме sT при расчете общей площади. Для многоступенчатых компрессоров, таких как p₂= xpx; p =x2pi; p₆=x3pi. Общий объем работы / K£= mlK, затраченный на сжатие воздуха от первого P до конечного давления p. диаметр По мере того как обжатое воздушное давление увеличивает, цилиндр этапа компрессора уменьшает. Так как точки/, 3, 5 и 7 находятся в 1 стенке, то не составит труда получить соотношение рабочего объема стенки. cylinder. In в связи с этим из = 1’1( P1 / Pz) = vi / x; vₛ= f 3(rz / Ps)= » V3 / X = Vi /x2 и т. д.
Читайте также: Грин сплит система компрессор
Видео:Поршневой компрессорСкачать
СЖАТИЕ ГАЗОВ В КОМПРЕССОРАХ
Сжатый воздух находит широкое применение в различных отраслях техники.
Машины, применяемые для сжатия газа, называются компрессорами.
По способу сжатия газа компрессоры разделяются на две группы.
К первой группе относятся компрессоры статического действия или объемные компрессоры (поршневые, шестеренчатые, ротационные). Повышение давления в них достигается путем уменьшения объема газа, поступившего в рабочее пространство компрессора.
Ко второй группе относятся компрессоры динамического действия. К ним относятся центробежные, осевые и диагональные компрессоры. В этой группе компрессоров сжатие осуществляется в два этапа. В начале газ приобретает некоторый запас кинетической энергии, затем происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную (энергию давления).
Несмотря на конструктивные различия указанных типов компрессоров, процессы сжатия газа в них с точки зрения термодинамики одинаковы.
Дальнейший анализ проводится применительно к поршневому компрессору.
На рис.1 в координатах P-V (V — объем газа в цилиндре при различных положениях поршня) представлена индикаторная диаграмма процесса сжатия газа в одноступенчатом компрессоре и под ней схема компрессора.
Принцип работы компрессора заключается в следующем. При ходе поршня из верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) в цилиндр засасывается газ (процесс 4-1), который при обратном ходе поршня сначала сжимается (процесс 1-2), а потом выталкивается в газосборник (процесс 2-3). В крышке цилиндра компрессора располагаются впускной и выпускной клапаны, работающие под действием перепада давлений.
При засасывании газа (воздуха) впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. В процессе сжатия воздуха, продолжающегося на части обратного хода поршня, оба клапана закрыты. По окончании процесса сжатия выпускной клапан открывается (точка 2), а поршень на оставшейся части пути до верхней мертвой точки выталкивает сжатый газ в газосборник.
Так как процессы 4-1 и 2-3 не являются термодинамическими то есть идут с неизменными термодинамическими параметрами (меняется лишь масса газа в цилиндре), то совокупность процессов, изображенных на рис.1, строго говоря, не является замкнутым термодинамическим циклом. Однако для удобства анализа эту диаграмму рассматривают как цикл идеального компрессора. Линия сжатия, в зависимости от количества отводимого от газа тепла (интенсивности охлаждения цилиндра охлаждающей жидкостью или воздухом), может быть изотермой , адиабатой , или политропой 1-2. В диаграмме T-S эти процессы изображены на рис.2.
Видео:Как работает центробежный газовый компрессорСкачать
Процессы сжатия в компрессорах
Понятие компрессорные машины охватывает все возможные типы машин, предназначенных для сжатия газов и паров. По принципу действия компрессоры можно разбить на три основные группы: объемные, динамиеские и струйные. К объемным компрессорам относятся поршневые, ротационные и винтовые. К лопаточным компрессорам относятся центробежные и осевые. Струйные компрессоры из-за весьма низкого КПД не получили широкого распространения в промышленности.
Основными параметрами, характеризующими работу компрессорных машин, можно считать соотношение давлений сжатия, определяемое как отношение давления рабочего тела за компрессором к давлению рабочего тела перед компрессором, и их подачу. Под подачей принято понимать секундное или часовое количество газа или пара, которое подает компрессор, выраженное в кубических метрах газа или пара при параметрах, которые они имеют на входе в компрессор.
Поршневой одноступенчатый компрессор состоит из цилиндра (1); поршня (2), совершающего возвратно–поступательное движение, двух клапанов (3) – всасывающего и нагнетательного (рис. 28).
Компрессор работает следующим образом. При движении поршня слева направо давление газа в цилиндре становится меньше давления во всасывающем патрубке. Всасывающий клапан открывается и по мере движения поршня в крайнее положение полость цилиндра заполняется газом теоретически по линии n-1. При обратном движении поршня справа налево всасывающий клапан закрывается и поршень сжимает газ в цилиндре теоретически по кривой 1–2, пока давление в цилиндре не достигает давления р2, равного давлению газа в нагнетательной линии трубопровода. Открывается нагнетательный клапан и поршень выталкивает газ в нагнетательную линию трубопровода при постоянном давлении р2 (линия 2–3).
| Рис. 28. Принципиальная схема одноступенчатого поршневого компрессора и индикаторная диаграмма |
В начале нового хода поршня слева направо, вновь открывается всасывающий клапан, давление в цилиндре падает с р2 до р1 теоретически мгновенно (линия 3–n)и процесс повторяется.
Читайте также: Пусковое реле для компрессора холодильника стинол 107
Площадь 1-2-3-п характеризует работу, расходуемую идеальным компрессором на сжатие газа за один оборот его вала.
Процессы, протекающие в реальных компрессорах, достаточно сложны, так как при этом приходится учитывать влияние вредного пространства, обусловленного тем, что поршень не может доходить в левом крайнем положении вплотную до крышки цилиндра и поэтому между поршнем и крышкой цилиндра всегда остается некоторый объем. В реальных компрессорах приходится учитывать потери давления при течении газа через клапаны, трение поршня о стенки цилиндра, утечки газа через неплотности и т. д. Все это вместе взятое сильно изменяет вид индикаторной диаграммы поршневого компрессора. В частности, из-за наличия сжатого газа во вредном пространстве при движении поршня слева направо, давление газа в цилиндре изменяется по линии 3–4, а не мгновенно по линии 3–n.Всасывающий клапан открывается не при давлении р1, а при давлении, которому соответствует
точка d.
То же самое относится к работе нагнетательного клапана, который открывается при давлении несколько большем, чем давление р2.
Анализируя работу компрессора по индикаторной диаграмме, нельзя говорить, как это иногда делается, округовом процессе (или цикле) компрессора, потому что в компрессоре осуществляется только один процесс сжатия по линии 1–2 (или по линии а–b в реальном компрессоре). Во время процессов всасывания (линия 4–1) и нагнетания (линия 2–3) состояние газа теоретически не меняется.
При анализе термодинамического процесса сжатия газа в компрессоре основной интерес обычно представляет определение работы, затрачиваемой на сжатие газа, и конечной температуры процесса сжатия.
Удельную работу процесса сжатия можно найти из уравнения первого начала термодинамики, записанного для потока. При этом полагают, что процесс сжатия в компрессоре происходит при следующих условиях: теплообмен с окружающей средой весьма мал и, следовательно, ; скорости движения газа во всасывающем и нагнетательном патрубках равны
с1 = с2; изменением высоты центра тяжести потока можно пренебречь z1=z2; необратимые потери работы отсутствуют ( ). При этих условиях уравнение упрощается и удельная работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг газа или пара в компрессоре, будет определяться соотношением
Для идеального газа выражение (295) принимает вид
где cp – удельная изобарная теплоемкость газа; Т1, Т2 –начальная и конечная температуры процесса сжатия; w1,2 – удельная потенциальная (техническая) работа сжатия.
Величина w1,2 — отрицательная, так как при сжатии приходится затрачивать работу, однако для удобства расчетов, ее определяют как положительную – по абсолютному значению.
Из соотношения (296) видно, что удельная работа сжатия по абсолютной величине равна увеличению энтальпии сжимаемого газа или пара
Если обозначить расход газа через компрессор(G), то можно определить мощность, которую затрачивают на сжатие газа в компрессоре, для реального газа
Полученные уравнения справедливы как для поршневых, так и для лопаточных машин, поэтому процессы сжатия газа в поршневых или лопаточных машинах с термодинамической точки зрения идентичны. Уравнения справедливы для всех реальных газов, а также для определения работы и мощности, затрачиваемых в насосах при перекачке жидкостей.
Для обратимого адиабатного процесса удельная работа сжатия идеального газа определяется из соотношения
Работа сжатия газа в реальном процессе определяется после введения понятия внутреннего относительного КПД компрессора ηic,характеризующего необратимые потери при сжатии
Из диаграмм рис. 29 видно, что в реальном компрессоре из-за необратимых потерь линия процесса сжатия идет правее линии обратимого процесса. Это связано с тем, что необратимые потери работы переходят в теплоту внутреннего теплообмена и энтропия при этом возрастает.
Отношение потенциальных работ и в процессах сжатия 1–2а и 1–2 характеризует внутренние необратимые потери и определяет относительный внутренний КПД компрессора
На диаграмме рис. 30 видно, что переход от адиабатного процесса сжатия (1–2а) к изотермическому (1–2u) приводит к уменьшению работы сжатия и наоборот.
Рис. 29. Процесс сжатия Рис. 30. Процесс сжатия
в компрессоре в диаграмме h-s в компрессоре при различных
Для изотермического процесса удельная работа обратимого сжатия идеального газа может быть определена по уравнению
Реализация изотермического процесса в компрессорах, при проведении которого необходимо постоянно отводить теплоту, чтобы температура газа в процессе оставалась неизменной, практически трудно осуществима. Изотермический процесс сжатия является как бы эталонным, к которому стремятся приблизить реальный процесс сжатия газа в компрессорах.
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
💡 Видео
Центробежный компрессорСкачать
Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать
9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
Детандер-компрессор для переработки природного газа.Скачать
Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать
Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать
Домашняя заправка от Павла О. из Пензы, печальный опыт.Скачать
Поршневой воздушный компрессорСкачать
ГАЗОВЫЙ РЕЗАК ОТ КОМПРЕССОРА Работает ли?Скачать
Компрессор винтовой газовыйСкачать
Поршневой компрессорСкачать
#НаукаОмГТУ Игорь Бусаров: «Система газораспределения поршневого компрессора»Скачать
Принцип работы винтового компрессораСкачать
Как производят сжиженный природный газ (СПГ) - Балтийский СПГ.Скачать
Как работаетй осевой компрессор или вентиляторСкачать
Как работает спиральный компрессорСкачать
Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать
Все о компрессорахСкачать
