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,
Видео:9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
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: Холодильники с двумя компрессорами в самаре
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)
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;
Видео:Центробежный компрессорСкачать
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.
Видео:Поршневой компрессорСкачать
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.
Читайте также: Ремкомплект для клапанной плиты компрессора со 7б
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.
Видео:Что такое Компрессия и Степень сжатия?Скачать
Соответствующей действительности, индикаторную ли диаграмму компрессора можно снять с помощью индикатора .
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.
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.
Читайте также: За сколько времени накачает компрессор
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
Видео:Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать
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
Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать
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
Что такое Компрессор / Компрессия? — Теория ЗвукаСкачать
Используйте компрессоры как профессионалСкачать
Поршневой воздушный компрессорСкачать
Все о компрессорахСкачать
Как работает центробежный газовый компрессорСкачать
Принцип работы винтового компрессораСкачать
КОМПРЕССИЯ ЗВУКА ДЛЯ ЧАЙНИКОВСкачать
Видеоурок "Классификация компрессоров"Скачать
Поршневой компрессорСкачать
Сжатие газа в многоступенчатом компрессореСкачать
Воздушный компрессор. Тест реальной производительности (3/3)Скачать
Теория ДВС: Офисное оборудование (часть 2) КомпрессорСкачать
Тихий китайский компрессор для нейлера #инструмент #строительство #tools #компрессорСкачать
Низкотемпературные машины. Лекция 1. Общая классификация компрессоровСкачать
