Основная цель термодинамического расчета компрессора – это определение работы (мощности), которую следует затратить, чтобы получить некоторое количество газа при заданных параметрах начала и конца сжатия. Работу определяют по уравнению (9.1).
Когда процесс сжатия идет по изотерме pv = const, работа идеального «изотермического» компрессора, отнесенная к 1 кг газа, с учетом того, что
При адиабатном сжатии работа сжатия равна:
Работу «адиабатного» компрессора находят из выражения:
Пользуясь выражением (9.4), работу компрессора удобно рассчитывать с помощью hS-диаграммы.
Как адиабатный, так и изотермический процессы сжатия газа могут рассматриваться только как теоретические. В действительности процессы сжатия идут по политропе, имеющей переменный показатель. Показатель политропы зависит от интенсивности теплообмена в процессе сжатия газа в компрессоре:
· для охлаждаемого компрессора k > n > 1;
· для неохлаждаемого компрессора (центробежного, осевого) n > k.
Для политропного процесса работа сжатия равна:
Следовательно, работу «политропного» компрессора можно найти по формуле:
Среднее значение показателя политропы, как правило, определяется по параметрам газа в начале и конце процесса сжатия.
В случае охлаждаемого компрессора (рис.
Видео:9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
lиз Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00
Определение теоретической работы компрессора
Теоретическая работа компрессора l0 определяется площадью индикаторной диаграммы (на рис. 13 она заштрихована) и зависит от характера протекания процесса сжатия (рис. 14). Кривая 1-2 изображает процесс изотермического сжатия, кривая 1-2″ — адиабатного сжатия и кривая 1-2′ — политропного сжатия. При изотермическом сжатии теоретическая работа компрессора равна работе изотермического сжатия (для 1 кг воздуха).
Если масса всасываемого воздуха М кг, а объём его V1 м 3 , то:
Работа, отнесенная к 1 м 3 всасываемого воздуха,
Работа для получения 1 м 3 сжатого воздуха
Количество тепла, которое должно быть отведено при изотермическом сжатии,
При адиабатном сжатии теоретическая работа компрессора выражается
Если масса всасываемого воздуха М кг а объём его V1 м 3 , то:
Работа, отнесенная к 1 м 3 всасываемого воздуха,
Работа для получения 1 м 3 сжатого воздуха
Температуру газа в конце сжатия можно определить из соотношения параметров адиабатного процесса.
Видео:Центробежный компрессорСкачать
При политропном сжатии теоретическая работа компрессора выразится
Читайте также: Компрессоры воздушные 220в безмасляные для покраски
Если масса всасываемого воздуха М кг а объём его v1 м 3 м , то:
L 0 = [ n /( n -1)] p 1 v 1 [( p 2 / p 1 ) -1)] (2.22)
Работа, затрачиваемая на сжатие 1 м 3 всасываемого воздуха,
Работа для получения 1 м 3 сжатого воздуха
Из сопоставления площадей соответствующих полной (суммарной) работе компрессора (рис. 14) при изотермическом, политропном и адиабатном сжатии, газа, видно, что наиболее экономичным является компрессор, в котором рабочее тело сжимается изотермически, (процесс происходит с наименьшими затратами энергии).
Чтобы приблизить процесс сжатия к изотермическому, необходимо отводить от сжимаемого в компрессоре газа тепло. Это достигается путем охлаждения цилиндра водой, подаваемой в рубашку, образуемую полыми стенками цилиндра. Однако практически сжатие осуществляется по политропе с показателем n = 1,18 . 1,2, поскольку достичь значения n = 1 не удается по техническим причинам . Количество тепла, которое должно быть отведено при политропном сжатии определяется :
Теплота Q определяется также по известной работе политропного процесса:
Если результат совпадает с ранее полученными данными, это послужит подтверждением правильности произведенных расчетов. В выше приведенных формулах (2.13) — (2.26) значения р , V, l0, L0, , берутся соответственно в следующих единицах : Р1 и Р2 — в Н/м 2 ; V ( объём всасываемого или сжатого воздуха) — в ; L0 -в ; и в .
2.4. Построение индикаторной диаграммы реального компрессора
Действительная индикаторная диаграмма значительно отличается от теоретической тем, что в ней учитывается вредное пространство (мертвый объём- V о), потери давления во впускном и нагнетательном клапанах и теплообмен между газом и стенками цилиндра (рис. 16).
При наличии вредного пространства в индикаторную диаграмму вводится добавочный процесс (линия 3-4) — процесс расширения сжатого газа, оставшегося к концу нагнетания во вредном пространстве цилиндра и только с точки 4 начинается процесс всасывания в реальном компрессоре.
Отношение объёма вредного пространства к рабочему объёму, описываемому поршнем, т.е. величину называют относительной величиной вредного пространства.
Видео:Поршневой компрессорСкачать
Вследствие наличия вредного пространства производительность компрессора уменьшается. Величину, характеризующую степень полноты использования рабочего объёма цилиндра, называют объёмным коэффициентом компрессора.
Объёмный коэффициент компрессора можно выразить через относительную величину вредного пространства и отношение давлений нагнетания и всасывания:
Читайте также: Подойдет ли автомобильный компрессор для велосипеда
где: n — показатель политропы расширения газа, оставшегося во вредном пространстве.
Все ранее приведенные формулы работы применимы для компрессора, не имеющего вредного пространства. Однако они справедливы и при наличии оного. Действительно, сжатое рабочее тело, остающееся во вредном пространстве, расширяется, совершая работу. Но затем это же количество рабочего тела сжимается. Можно считать, что работы расширения и сжатия приблизительно равны и процессы происходят при постоянном показателе политропы n. Следовательно, наличие вредного пространства почти не влияет на общую теоретическую работу сжатия, оно влияет на производительность компрессора.
Строго говоря, фигура на рис. 16 не отражает полностью процессы в реальном компрессоре. В силу сопротивления нагнетательного клапана и трубопровода давление в начале процесса 2-3 фактически выше расчетного р2. По тем же причинам, давление процесса 4-1 ниже расчетного. Кроме того, при поступлении в цилиндр рабочее тело получает тепло от стенок цилиндра, оно нагревается так же от смешения с газом, оставшимся во вредном пространстве от предыдущего цикла. В результате температурарабочего тела оказывается выше температуры всасываемого воздуха, и фактическая масса рабочего тела в цилиндре уменьшается. Она уменьшается также из-за утечек газа через не плотности.
Отношение действительно засасываемого объёма VС к рабочему объёму Vh называется коэффициентом подачи . Коэффициент подачи оценивают по предварительно вычисленному объёмному коэффициенту lv с уточнениями:
lдр — коэффициент дросселирования, учитывающий уменьшение производительности за счет снижения давления газа в рабочей полости в конце всасывания .
lт — коэффициент подогрева, учитывающий уменьшение производительности обусловленное повышением температуры газа в рабочей полости в процессе всасывания;
lпл — коэффициент плотности, учитывающий уменьшение производительности из-за не плотностей рабочей полости.
Для расчетов можно принять:
Коэффициент подогрева определяется из уравнения:
С учетом изложенного, и принимая во внимание относительную величину вредного пространства — а, следует построить схематизированную индикаторную диаграмму реального компрессора (рис. 16).
Видео:Принцип работы винтового компрессораСкачать
Объём фактически засасываемого воздуха Ve берется равным заданному V1 и по известному коэффициенту подачи
определяется рабочий объём:
После того уточняется объём V1 с использованием соотношения
2.5. Мощность привода компрессора и его к.п.д.
Теоретическая работа идеального компрессора является минимальной. Увеличение количества механической энергии требуемой для сжатия газа в цилиндре обусловленное несовершенством реального цикла учитывается внутренним (индикаторным) адиабатным или изотермическим к.п.д.
Читайте также: Как правильно заправлять компрессор кондиционера автомобиля
где:т La д и Lиз — теоретическая работа компрессора соответственно при адиабатном и изотермическом сжатии; Lk — действительная работа компрессора.
(Для поршневых компрессоров к.п.д. находится в пределах:
адиабатный ia д = 0,85. 0,92; изотермический i из = 0,75. 0,80).
Работа адиабатного сжатия при производительности Ve (в м 3 /ч) определяется по выражению (сравнить с формулой 2.22)
Объём засасываемого воздуха v1— берется при начальных его параметрах.
Для m кг сжимаемого воздуха часовая объемная производительность V 1 = mv 1 м 3 /ч, поэтому затрачиваемая индикаторная мощность N будет равна:
Эффективная мощность Ne, необходимая для вращения вала компрессора, больше мощности Ni вследствие наличия механических потерь при вращении вала в подшипниках, трения поршня о стенки цилиндра и т.д. Эти потери учитываются механическим к.п.д., значение которого принимается равным м=0,85. 0,95.
Видео:Что такое Компрессор / Компрессия? — Теория ЗвукаСкачать
Мощность на валу компрессора:
Совершенство рассчитываемого компрессора как машины определяется по его КПД. Которое определяется как:
По полученному значению сделать выводы о совершенстве компрессора.
2.6. Основные размеры компрессора
Основные размеры компрессора, т.е. диаметр цилиндра и ход поршня, определяются по заданной производительности, зависящей от условий наполнения цилиндра.
Количество воздуха, поступающего в цилиндр за один ход поршня, равно Vhηv . Однако вследствие нагревания воздуха при всасывании и его утечек при сжатии действительное количество воздуха, поступающего в сеть, будет меньше.
Для оценки величины снижения производительности компрессора по указанным причинам вводится коэффициент подачи , представляющий собой отношение массы (в кг) воздуха, поданного в сеть, к теоретически возможному.
средняя скорость поршня при максимальной частоте вращения
После нахождения диаметра цилиндра определяется ход поршня и строится кинематическая схема компрессора с указанием основных размеров. Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра примерно находится в интервале 1-2.
1. Теплотехника / Хазен М. М., Матвеев Г. А. и др.
Под ред. Г.А. Матвеева.- М.: Высшая школа, 1981.- 480 с.
2. Теплотехника / Архаров А. М. , Исаев С. И. и др.
Под ред. В.И. Крутова.- М.: Машиностроение. J986.-432 с.
Видео:Низкотемпературные машины. Лекция 2. Индикаторная работа теоретического компрессораСкачать
3. Щукин А. А ., Сушкин И.Г. , Зах Р.-Ю. Г. и др. Теплотехника . — М.: Металлургия, 1973.- 480с.
4. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике.
М.: Машиностроение, 1969.-376 с.
- 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
Холодильный компрессор | Как это устроено? | DiscoveryСкачать
Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать
Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать
Используйте компрессоры как профессионалСкачать
Лекция 2 Принцип работы кондиционераСкачать
Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 1 Работа ступени осевого компрессораСкачать
Все о компрессорахСкачать
Винтовая пара (винтовой блок) компрессора: что это и принцип работы. Компрессор ABAC SPINN 15-10.Скачать
Принцип работы винтового компрессораСкачать
Неустойчивая работа компрессора, пампаж (Павлов)Скачать
Схема работы компрессора Atlas CopcoСкачать
Что такое Лимитер / Limiter? — Теория ЗвукаСкачать
Курс ""Турбомашины". Раздел 3.1.1. Принцип действия ступени компрессораСкачать
Ременная передача. Урок №3Скачать
