В машинах, предназначенных для сжатия газа. увеличение давления происходит или за счет уменьшения объема просторную, в котором находится газ (объемные компрессоры, к числу которых относятся поршневые и винтовые), или за счет сообщения потока газа энергии от динамического влияния на него лопат рабочих колес (центробежные компрессоры).
На рис. 87 показанные схемы поршневых компрессоров одностороннего и двустороннего действия. В современных компрессорах вместо кривошипного вала применяется коленчатый. В компрессоре одностороннего действия, где цилиндр не имеет задней крышки, механизм движения более простой, в нем отсутствуют крейцкопф и шток.
В компрессоре одностороннего действия (рис. 87, а) всасывание воздуха из атмосферы в цилиндр происходит через всасывающий клапан при походке поршня по левую сторону по правую сторону. При походке поршня по правую сторону по левую сторону этот клапан закрывается. воздух сжимается и выталкивается через нагнетательный клапан в воздухопроводную сеть. В компрессоре двустороннего действия эти процессы протекают с обеих сторон поршня (рис. 87, б).
Описанные компрессоры называются одноступенчатыми, сжатие воздуха в них от начального к конечному давлению вырабатывается сразу за один ход поршня. В многоступенчатых компрессорах сжатие воздуха от начального до некоторого промежуточного давления вырабатывается в первой ступени, а потом в следующих ступенях он сжимается к необходимому конечному давлению.
 |
Рис. 87. Схемы поршневых компрессоров:
а —одностороннего действия; б-двустороннего действия; 1- цилиндр; 2 — поршень; 3,4— всасывающий и нагнетательный клапаны; 5 — вал; 6- кривошип; 7 – шатун; 8 — крейцкопф; 9 – шток.
Процессы, которые протекают в компрессорах, как известно из термодинамики, могут быть изображены в координатных осях давления р и объема В, а также в осях абсолютной температуры Т и энтропии 5. При изображении в осях р-V может быть определенная затрачиваемая в компрессоре робота как площадь, ограниченная линией кругового процесса, при изображении в осях Т—5 — теплота.
 |
| Рис. 88. Диаграмма теоретического процесса в одноступенчатом поршневом компрессоре одностороннего действия |
Низшее относительно поршневых компрессоров используются координаты р-V, а к центробежных — как координаты р-V, так и Т — 8.Теоретический процесс поршневого компрессора можно было бы осуществить при следующих условиях: 1) после выталкивания в цилиндре компрессора не останется сжатый воздух; 2) давление и температура воздуха при всасывании не изменяются и остаются такими же, как в окружающей компрессор атмосфере; 3) давление и температура сжатого воздуха при его выталкивании не изменяются и одинаковые с давлением и температурой воздуха в напорном трубопроводе.
По диаграмме теоретического процесса в одноступенчатом компрессоре одностороннего действия в координатных осях давления р (здесь и дальше принятые обозначения: р — абсолютное давление, ри — избыточное давление) и объема V (рис. 88) процесс всасывания в компрессор воздуха объемом V1 при давлении р1 изобразится линией 1-2,
процесс сжатия его — кривой 2-3, процесс выталкивания сжатого воздуха объемом V2 при давлении р2 в напорный трубопровод — линией 3-4, процесс выравнивания давления в цилиндре от р2 к р1— линией 4-1. Процессы в компрессоре двустороннего действия изобразятся двумя такими диаграммами, повернутыми друг относительно вторая на угол 180°.
Полная работа Lk, израсходованная в компрессоре, представляет собой площадь кругового процесса 1-2-3—4-1 и равняется сумме работ процессов всасывания Lвс = р1 V1, сжатия и выталкивание Lвыт = p2V2, то есть (106)
Масштаб работы определяется на основании принятых масштабов давления и объема. Допустим, что 1 МПа (1 000 000 Н/м 2 ) отвечает 2см, а 1 м² — 5см, тогда 1 000 000 Н·м (Дж) отвечает 10 см’ 2 .
Диаграмма теоретического процесса в одноступенчатом поршневом компрессоре одностороннего действия показанная на рис. 88. Процесс сжатия может быть изотермической (2-3), адиабатным (2-3′) и политропным (2-3«).
При изотермическом сжатии температура постоянная и от воздуха отводится вся теплота, которая выделяется в процессе сжатия.
Lк.с = Lсж, то есть работа, затрачиваемая в компрессоре,
Если объемы выражены в м 3 , то для получения работы в Дж (Н·г) в формуле (108) и в следующих формулах работы давление должный быть выражен в Па (Н/м 2 ).
Читайте также: B35 125 для компрессора тепловое реле
При изотермическом процессе от воздуха при сжатии отводится теплота (Дж)
При адиабатном сжатии к воздуху не привстает и от него не отводится теплота. Линия адиабатного процесса сжатия в координатах р-V круче линии изотермического процесса.
При адиабатном процессе справедливые следующие зависимости между давлениями р и абсолютными температурами Т, с одной стороны, и объемами V — с другого, а также между температурами и давлениями:
где k==1,4 — показатель адиабаты (отношение теплоемкост воздух при постоянном давлении порівн к теплоемкости его при постоянном объеме Сv);
При цикле с адиабатным сжатием
На основании выражений (110) и (113)
Видео:Центробежный компрессорСкачать
Политропное сжатие воздуха в компрессоре применяется с отводом теплоты, то есть с охлаждением (п
Так как изотермическое сжатие в компрессоре через условия охлаждения практически осуществить невозможно, то сжатие вырабатывается по политропному процессу (линия 2-С») при п = = 1, 3, . 1,35 с частичным отводом тепла от воздуха, что выгоднее адиабатного.
Соответствующей действительности процесс поршневого компрессора отличается от теоретического следующим:
1) при выталкивании сжатого воздуха его часть остается в просторному между поршнем, который находится в крайнем положении, и крышкой цилиндра, а также в каналах, которые соединяет клапаны с цилиндром; это пространство называется вредной;
2) имеют место сопротивления при всасывании атмосферного воздуха в фильтре и в всасывательных клапанах, а при выталкивании сжатого воздуха — в нагнетательных клапанах;
3) имеются неплотности между поршнем и стенками цилиндра, в клапанах и сальниках;
4) в конце всасывание температура воздуха в цилиндре повышается;
5) сжимаемый воздух содержит частицы водного пара. При походке всасывания сжатый воздух, который остался в вредном пространстве, расширяется (рис. 89, а, кривая 4-1> и давление его падает от р2 к р1. Очевидно, что всасывание начинается не
 |
Рис. 89. Диаграмма процесса в одноступенчатом компрессоре с учетом влияния:
а — вредного пространства; бы — вредного пространства и клапанов
в начале хода поршня; а только тогда, если давление в цилиндре станет ниже давления атмосферного воздуха, то есть будет всасываться меньший объем воздуха, чем при теоретическом процессе.
Отношение α0 объема V0 вредного просторную к объему Vп, описываемому поршнем за один ход, называется коэффициентом вредного пространства. Обычно αв = 0,03. 0,06.
Отношение α0 объемаVв всасываемого в компрессор воздуха с учетом влияния вредного пространства к объему Vпназывается объемным коэффициентом компрессора.
Для общего случая расширения воздух, который остался в вредному просторные, по политропе
На основании этого выражения и понятия про “в и “про имеем
то есть объемный коэффициент тем более, чем меньше коэффициент вредного пространства αВ и степень повышения давления ε и чем больше показатель политропы п расширение воздух, который остался в вредном пространстве.
Вредное пространство почти не влияет на работу, затрачиваемую в компрессоре, но снижает производительность компрессора.
Давление р1 воздух в цилиндре при всасывании будет меньше давления ра атмосферного воздуха в связи с сопротивлением:
1) при проходе воздуха через фильтр, который всасывает трубу и под пластинками клапана;
2) обусловленным инерцией клапанных пластинок и пружины при открытии клапана;
3) от инерции воздуха, вследствие чего линия всасывания снижается в первой половине и немного повышается в второй половине хода поршня.
При этом объем VВ всасываемого в компрессор воздуха, приведенный к атмосферному давлению, будет еще меньшее, а затрачиваемая работа возрастает на величину, изображаемую заштрихованной площадью, которая розташованаі ниже линии атмосферного давления (рис. 89, б).
Давление р2 сжатые воздух в компрессоре будет больше давления ррез сжатого воздуха в воздухосборнике и воздухопроводной сети в связи с сопротивлением: 1) при проходе воздуха под пластинками нагнетательного клапана; 2) обусловленным инерцией клапанных пластинок и пружины, которая проявляет в момент открытия клапана; 3) при проходе воздуха от клапана к нагнетательному патрубку компрессора. При этом затрачиваемая работа возрастает на величину, пропорциональную заштрихованной площади, которая розмещена выше линии давления сжатого воздуха в резервуаре.
Видео:9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
Читайте также: Компрессор квр 100 r600a аналоги
Выступ в начале линии всасывание и выталкивание на диаграмме объясняется инерцией подвижных элементов клапанов.. Неплотности в компрессоре имеют место: в всасывательных клапанах (из-за чего при сжатии и выталкивании часть воздуха просачивается назад в всасывающий трубопровод); в нагнетательных клапанах (в связи с чем во время всасывания частично поступает воздух из напорного трубопровода); между поршнем и стенками цилиндра и в сальниках (вследствие чего воздух при сжатии и выталкивании может перетекать с одной пустоты цилиндра в другую и просачиваться из него). В результате соответствующей действительности производительность компрессора уменьшается, причем работа на сжатие воздуха, который вытекает через неплотности, затрачивается напрасно.
В момент всасывания снова поступает воздух смешивается с оставшимся в цилиндре и непрерывно подогревается от стенок цилиндра. При этом уменьшаются плотность воздуха и, итак, массовая производительность компрессора, хотя его объемная производительность остается бывшей. Затрачиваемая работа остается такой же, но относится уже к меньшей массовой производительности компрессора.
В воздухе помещается водный пар, который, конденсируя после выхода из цилиндра, также уменьшает массовую производительность компрессора.
Таким образом, соответствующей действительности производительность компрессора меньше теоретической. Все потери производительности в компрессоре учитываются коэффициентом подачи.
Отношение соответствующей действительности подаваемого за один ход объема Vд воздух, перечисленного на давление и температуру всасывания, к объему, описываемому поршнем компрессора за один ход, называется коэффициентом подачи компрессора αг, что обычно равняется 0,75. 0,9.
Повысить коэффициент подачи и, итак, соответствующей действительности производительность компрессора можно:
1) правильным выбором объема вредного пространства;
2) уменьшением сопротивления при всасывании;
3) красивым уплотнением в компрессоре;
4) чистотой цилиндра и других частей машины;
5) обеспечением по возможности более низкой температуры всасываемого воздуха.
Соответствующей действительности, индикаторную ли диаграмму компрессора можно снять с помощью индикатора .
Теоретический и действительный процесс сжатия в компрессоре
Теоретический процесс многоступенчатого компрессора состоит из нескольких последовательно происходящих теоретических процессов одноступенчатого сжатия. При этом принимаем следующие допущения:
1. Отсутствует сопротивление движению газа в межступенчатых коммуникациях, и давление нагнетания предыдущей ступени равняется давлению всасывания последующей
2. Процесс сжатия в каждой ступени политропический, при этом показатели политроп во всех ступенях равны.
3. В межступенчатых холодильниках газ охлаждается до температуры всасывания его в первую ступень.
4. Протекание газа через неплотности отсутствует.
5. Трение в механизме движения отсутствует.
Поскольку при теоретическом процессе отсутствуют утечки, то массовое количество газа, сжимаемое в каждой ступени, будет одинаково.
Минутная производительность компрессора Vm по всасыванию равна производительности первой ступени/
Видео:Поршневой компрессорСкачать
где VhI — объем, описываемый поршнем ступени за один ход.
Рассмотрим теоретические диаграммы процессов сжатия газа в одноступенчатом и трехступенчатом компрессорах при равных производитеностяз машин, начального и конечного давлений и показателей политроп сжатия n(1
Кривая 1-а – изотерма, уравнение ее:
где Т1 – температура газа, всасываемого в первую ступень.
Кривые 1-2, 7-8, 10-11 – политропы с показателем n/
Площадь диаграммы, ограниченная линиями 1-а-3-4-1, равна работе сжатия и перемещения газа при изотермическом процессе в одноступенчатом комрессоре.
Площадь диаграммы, ограниченная линиями 1-2-3-4-1, равна работе сжатия и перемещения газа при одноступенчатом политропическом теоретическим процессе.
Рассмотрим трехступенчатое сжатие газа в теоретическом процессе.
В цилиндр I ст. засасывается объем газа VhI, изображенный на диаграмме отрезком 4-1. Сжатие газа происходит по политропе 1-5 до давления нагнетания первой ступени Р2I.
Сжатый газ, объем которого выражается отрезком 5-6, вытесняется в промежуточный холодильник, где охлаждается до температуры Т1 и затем всасывается в цилиндр II ст. Объем охлажденного газа уменьшится и будет выражаться отрезком 6-7.
Сжатие газа во II ступени происходит по политропе 7-8. Из II ст. газ, объем которого выражается отрезком 8-9, выталкивается в холодильник II ст., где он охлаждается до температуры всасывания в I ст.
Дальше газ поступает в III ст., где сжимается по политропе 10-11 и вытесняется в сеть при давлении р = р кон.
Следовательно, теоретический процесс трехступенчатого сжатия представляет собой 3 теоретических процесса одноступенчатого сжатия. Работа, затрачиваемая на сжатие и перемещение газа при трехступенчатом сжатии ZI-II-III будет равна сумме работ одноступенчатых теоретических процессов.
Читайте также: Возможные неисправности винтового компрессора
ZI-II-III = ZI + ZII + ZIII = F1-5-6-4-1 + F7-8-9-6-7 + F10-11-3-9-10 = F1-5-7-8-10-11-3-4-1
Работа сжатия и перемещения газа при трехступенчатом теоретическом процессе LI-II-III будет меньше работы одноступенчатого сжатия Lпол. На величину, эквивалентную заштрихованной площади F5-2-11-10-8-7-5.
Уменьшение работы при трехступенчатом сжатии произошло потому, что газ после каждой ступени охлаждается.
Уменьшение затраты работы в теоретическом многоступенчатом компрессоре тем больше, чем ниже температура газа, охлажденного в холодильнике.
При обычных температурах каждые 3º охлаждения газа в межступенчатом холодильнике уменьшают примерно на 1% работу последующей ступени.
Это свидетельствует о важности охлаждения газа в межступенчатых холодильниках.
Рассмотрим процесс многоступенчатого сжатия в диаграмме T-S.
Видео:Поршневой компрессорСкачать
Сжатие в адиабатическом процессе.
В обоих диаграммах экономия в затрате работы на сжатие и перемещение газа в результате многоступенчатого сжатия составляет F5-2-11-10-8-7-5.
В идеальном компрессоре чем больше ступеней, тем больше выигрыш в работе.
В реальной машине каждая новая ступень приносит дополнительно потери и это надо учитывать при выборе оптимального количества ступеней.
Рассмотрим, каким образом нужно распределять давления на ступени, чтобы при теоретическом многоступенчатом процессе работа компрессора была бы минимальной.
Общая работа теоретического процесса многоступенчато компрессора будет
где V1I, V1II,……V1Z – объем газа, всасываемого в соответствующую ступень.
Поскольку при теоретическом рассмотрении процесса компрессор считается абсолютно герметичным и после каждой ступени предполагается охлаждение газа до начальной температуры Т1, то
Из уравнения (1) и (2) получим
Для определения наивыгоднейших промежуточных давлений, при которых работа была бы наименьшей, воспользуемся правилом: функция нескольких переменных достигает минимума при их значениях, при которых частные производные первого порядка по каждой из независимых переменных обращается в нуль.
Для определения давления p2I, при котором величина Z будет минимальной, возьмем от уравнения (3) первую производную по p2I = p1II и приравняем ее к нулю.
Комплекс — величина постоянная, поэтому
Для определения p2II, при котором L будет минимальной, возьмем от уравнения (3) первую производную и приравняем ее к нулю.
Разделив выкладки, аналогичные предыдущим, получим:
Аналогично определяются давления и степени повышения давления во всех последующих ступенях. Отсюда ясно, что общая работа сжатия и перемещения газа минимальна при условии
Из последних двух уравнений следует, что при теоретическом процессе многоступенчатого компрессора минимум работы будет затрачиваться при равенстве степеней повышения давления газа в ступенях.
В этом случае работы сжатия и перемещения газа в каждой ступени будут равны, и уравнение (3) примет вид:
Равенство работ в ступенях в случае одинаковых ходов поршня означает равенство усилий, действующих на механизм движения.
В реальном компрессоре все будет аналогично, только надо учесть потери давления.
Видео:Низкотемпературные машины. Лекция 3. Работа компрессоров и детандеров. Изоэнтропный процесс.Скачать
Действительный рабочий процесс многоступенчатого компрессора. Производительность компрессора.
Действительный рабочий процесс многоступенчатого сжатия из ряда происходящих последовательно действительных процессов одноступенчатого сжатия.
При действительном процессе производительность компрессора V1 будет меньше, чем при теоретическом Vm. Это уменьшение производительности учитывается коэффициентом производительности компрессора
Объем газа, подаваемого компрессором в нагнетательный трубопровод, V1 будет в I ст. компрессора, V1I вследствие конденсации влаги в межступенчатых коммуникациях и утечке газа.
В машинах высокого давления обычно уже после 3-й ступени абсолютная влажность газа мала и ею можно пренебречь.
Коэффициент внешней герметичности можно определить по формуле:
где GIс.г. – вес сухого газа, всасываемого в минуту в I ступень;
VIс.г. – минутный объем всасываемого в I ступень сухого газа, приведенный к условиям во всасывающем патрубке;
1. Через неплотности межступенчатых коммуникаций.
2. Через всасывающие клапаны I ступени компрессора.
3. Через уплотнения поршней ступеней простого действия.
4. Сальники крейцкопорного компрессора.
При определении минутного объема газа, всасываемого в I ст. компрессора V1I, необходимо учитывать, что часть полезного объема цилиндра будут заполнены газом, перетекшим в I ступень из соседних полостей с более высоким давлением газа.
Величина V1I может быть определена уравнением:
где VhI – объем, описываемый поршнем I ступени за один оборот.
Первые 5 коэффициентов зависят от конструкции машины ее состояния и режима работы.
Часто учитывают влияние внешних потерь газа и внутренних перетеканий одним коэффициентом
- 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📸 Видео
#НаукаОмГТУ Игорь Бусаров: «Система газораспределения поршневого компрессора»Скачать
Низкотемпературные машины. Лекция 2. Индикаторная работа теоретического компрессораСкачать
Устройство компрессораСкачать
Как работает спиральный компрессорСкачать
Все о компрессорахСкачать
Низкотемпературные машины. Лекция 3. Работа компрессоров и детандеров. Политропные процессы.Скачать
Что такое Компрессия и Степень сжатия?Скачать
Поршневой воздушный компрессорСкачать
Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать
Структура поршневого холодильного компрессора BitzerСкачать
Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 1 Работа ступени осевого компрессораСкачать
Что такое Компрессор / Компрессия? — Теория ЗвукаСкачать
Холодильная машина двухступенчатого сжатия с винтовым компрессором и экономайзеромСкачать
Спиральный компрессор CopelandСкачать
Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать
