Процессы сжатия в идеальном компрессоре. Компрессором называется устройство, предназначенное для сжатия и перемещения газов. Принцип действия поршневого компрессора таков (рис. 7.1): при движении поршня слева направо давление в цилиндре становится меньше давления р1 открывается всасывающий клапан. Цилиндр заполняется газом. Всасывание изображается на индикаторной диаграмме линией 4-1. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, и газ сжимается по линии 1-2. Давление в цилиндре увеличивается до тех мор, пока не станет больше р2 . Нагнетательный клапан открывается, и газ выталкивается поршнем в сеть (линия 2-3).
Рис. 7.1 Индикаторная диаграмма идеального поршневого компрессора.
Затем нагнетатель клапан закрывается, и все процессы повторяются. Индикаторную диаграмму не следует смешивать с р, υ- диаграммой, которая строится для постоянного количества вещества. В индикаторной диаграмме линии всасывания 4-1 и нагнетания 2-3 не изображают термодинамические процессы, так как состояние рабочего тела в них остается постоянным — меняется только его количество. На сжатие и перемещение 1 кг газа затрачивается работа ( ), которую производит двигатель, вращающий вал компрессора. Обозначим ее через . Из рис. (7.1) следует, что . На индикаторной диаграмме изображается площадью 4-3-2-1. Техническая работа, затрачиваемая в компрессоре, зависит от характера процесса сжатия.
Рис. 7.2 Сравнение работы адиабатного, изотермического и политропного сжатия.
На рис. 7.2 изображены изотермический (n=1), адиабатный (n= k) и политропный процессы сжатия. Сжатие по изотерме дает наименьшую площадь, т. е. происходит с наименьшей затратой работы, следовательно, применение изотермического сжатия в компрессоре является энергетически наиболее выгодным. Чтобы приблизить процесс сжатия к изотермическому, необходимо отводить от сжимаемого в компрессоре газа теплоту. Это достигается путем охлаждения наружной поверхности цилиндра водой, подаваемой в рубашку, образуемую полыми стенками цилиндра. Однако практически, сжатие газа осуществляется по политропе с показателем , поскольку достичь значения n=1 не удается. Работа, затрачиваемая на привод идеального компрессора, все процессы в котором равновесны, вычисляется по соотношению . Считая газ идеальным ‘, из уравнения политропы получаем и . Если обозначить расход газа в компрессоре через m, кг/с, то теоретическая мощность привода компрессора определится из уравнения
Рис. 7.3 Схема многоступенчатого компрессора: I-III-ступени сжатия; 1,2-промежуточные холодильники.
Рис. 7.4 Индикаторная диаграмма трехступенчатого компрессора (а) и изображение процесса сжатия в Ts-диаграмме(б).
Видео:Поршневой компрессорСкачать
Многоступенчатое сжатие. Для получения газа высокого давления применяют многоступенчатые компрессоры (рис. 7.3), в которых процесс сжатия осуществляется в нескольких последовательно соединенных цилиндрах с промежуточным охлаждением газа после каждого сжатия.
Индикаторная диаграмма трехступенчатого компрессора изображена на рис. 7.4. В первой ступени компрессора газ сжимается по политропе до давления pll , затем он поступает в промежуточный холодильник I, где охлаждается до начальной температуры . Сопротивление холодильника по воздушному тракту с целью экономии энергии, расходуемой на сжатие, делают небольшим. Это позволяет считать процесс охлаждения газа изобарным. После холодильника газ поступает во вторую ступень и сжимается по политропе до рIII, затем охлаждается до температуры Т1 в холодильнике 2 и поступает в цилиндр третьей ступени, где сжимается до давления р2.
Читайте также: Компрессор спиральный как применить
Если бы процесс сжатия осуществлялся по изотерме 1-3-5-7, то работа сжатия была бы минимальна. При сжатии в одноступенчатом компрессоре по линии 1—9 величина работы определялась бы площадью 0-1-9-8. Работа трехступенчатого компрессора определяется площадью 0-1-2-3-4-5-6-8. Заштрихованная площадь показывает уменьшение затрат работы от применения трехступенчатого сжатия.
Чем больше число ступеней сжатия и промежуточных охладителей, тем ближе процесс к наиболее экономичному — изотермическому, но тем сложнее и дороже конструкция компрессора. Поэтому вопрос о выборе числа ступеней, обеспечивающих требуемую величину р2, решается на основании технических и технико-экономических соображений. Процессы сжатия в реальном компрессоре характеризуются наличием внутренних потерь на трение, поэтому работа, затрачиваемая на сжатие газа, оказывается больше рассчитанной по уравнению .
Эффективность работы реального компрессора определяется относительным внутренним КПД, представляющим собой отношение работы, затраченной на привод идеального компрессора, к действительной. Для характеристики компрессоров, работающих без охлаждения, применяют адиабатный КПД , где — работа при равновесном адиабатном сжатии, вычисленная по уравнению при n = k ; — работа, затраченная в реальном компрессоре при сжатии 1 кг газа.
Для характеристики охлаждаемых компрессоров используют изотермический КПД , где — работа равновесного сжатия в изотермическом процессе, подсчитанная по формуле при n=1.
Термодинамические основы компрессора
Компрессором называется устройство, предназначенное для сжатия газа или пара и транспорта его к потребителю. По принципу сжатия рабочего тела в компрессоре эти машины классифицируются на две основные группы:1 – поршневые, винтовые и ротационные;2 – лопаточные.
В первой группе машин сжатие рабочего тела осуществляется путём уменьшения его объёма, во второй – путём движения потока по каналам переменного сечения.
Термодинамические процессы, протекающие в компрессорах идентичны.
Видео:9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
Рассмотрим принцип действия поршневого компрессора (рис. 40).
| Рис. 40 |
При движении поршня слева направо давление в цилиндре становится меньше давления , открывается всасывающий клапан, и цилиндр заполняется газом. На индикаторной диаграмме это линия 4-1 (рис. 40). При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, и газ сжимается по линии 1-2. Давление газа увеличивается до тех пор, пока не станет больше , в результате чего открывается нагревательный клапан, и газ выталкивается поршнем в сеть, что показано линией 2-3. После чего нагнетательный клапан закрывается, и все процессы повторяются.
Индикаторная диаграмма это не — диаграмма. Линии 4-1 и 2-3 не изображают термодинамические процессы, так как состояние рабочего тела в них остаётся постоянным – меняется только его количество.
Теперь определим работу, которая теоретически затрачивается в компрессоре за один цикл. Эта работа будет равна сумме работ всасывания газа, его сжатие в цилиндре и выталкивание газа из цилиндра:
(работа сжатия на диаграмме изобразится площадью под кривой процесса 1-2).
(эта работа будет площадь под прямой 4-1).
(на диаграмме эта площадь под прямой 2-3).
Техническая работа компрессора будет представлять собой площадь 4-3-2-1:
Читайте также: Зазор муфты компрессора кондиционера ниссан патфайндер
Если в компрессоре сжимается идеальный газ, то работа сжатия газа в политропном процессе будет равна:
а следовательно, техническая работа компрессора:
то есть техническая работа равна работе политропного сжатия газа в цилиндре, умноженной на показатель политропы n.
Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать
Техническая работа, затраченная в компрессоре, зависит от характера процесса сжатия, что хорошо видно из диаграммы (рис. 41): — адиабатный процесс; — политропный процесс; — изотермический процесс.
Сжатие газа по изотерме, как видно из графика, даёт наименьшую площадь, такое сжатие происходит с наименьшей затратой работы, то есть является наиболее энергетически выгодным.
— Так как процесс сжатия газа в цилиндре протекает настолько быстро, что теплообмен его через стенку цилиндра достаточно мал, то можно считать его как адиабатный (n=k).
— Если предположить, что компрессор имеет водяную рубашку, обеспечивающую изотермическое сжатие, то это (n=1).
— Однако практически сжатие газа осуществляется по политропе с показателем n=1,18-1,2, так как достичь n=1 не удаётся.
Таким образом, техническая работа компрессора исходя из уравнения политропы:
Количество теплоты, отводимое от 1 кг идеального газа в процессе его сжатия:
С учётом необратимости процесса сжатия в цилиндре компрессора, действительная работа компрессора будет больше теоретической, на величину работы против сил трения и составит:
В соответствии с этим действительное количество теплоты будет больше на величину, эквивалентную работе трения:
Мы рассмотрели идеальную индикаторную диаграмму поршневого компрессора. Действительная индикаторная диаграмма сжатия реального газа будет выглядеть следующим образом (рис. 42)
Объём цилиндра между ВМТ и НМТ называют рабочим объёмом цилиндра компрессора. Объём между поршнем, находящимся в ВМТ, и крышкой цилиндра называется вредным пространством или мертвым. Объемом Vм. ОбычноVм=(0,04-0,1) .
Видео:Основы теплотехники. Термодинамические процессы. Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный.Скачать
Вследствие наличия в цилиндре вредного объёма Vм подача компрессора будет не Vh и не =Vh—Vм — полезный объём, а Vд= Vh — — действительный объём газа, поступающий в цилиндр (так как объём газа Vм остаётся перед всасыванием с давлением , а при открывании всасывающего клапана он будет расширяться до с ). Отношение вредного объёма Vм к полезному объёму цилиндра Vпол называют коэффициентом вредного пространства ε0= Vм/ . Эта величина зависит от конструкции компрессора и колеблется 0,05-0,1. Отношение действительного объёма газа Vд, засасываемая в цилиндр за один оборот вала к полезному объёму цилиндра Vпол называют коэффициентом объёмного наполнения =Vд/V пол.
Отношение называют степенью сжатия.
Рассмотрим процесс сжатия в компрессоре при различных давлениях (рис. 43):
Когда кривая сжатия пересекает линию, характеризующую объём вредного пространства, всасывание воздуха в цилиндр прекращается и, следовательно, объёмный К. П. Д. и подача компрессора становится равной нулю.
| рис. 43 |
Видно, что с увеличением конечного давления подача Vд компрессора уменьшается и при давлении, соответствующем точки 2 ´´ , становится = 0. С другой стороны, процесс сжатия газа в цилиндре протекает по политропе l о С), т. е. водяной пар в воздухе является насыщенным. Повышение парциального давления водяного пара сверх давления насыщения в практике невозможно, т. к. водяной пар конденсируется и выпадает в виде капель воды.
Читайте также: Компрессор до 8000 рублей
Если же парциальное давление водяного пара ниже давления насыщения, то воздух является ненасыщенным (т. е. влажный воздух не содержит при данном давлении и температуре максимальное количество водяного пара); водяной пар в этом случае находится в состоянии перегретого пара.
Для определения состояния пара в воздухе необходимо знать его парциальное давление. Очень просто его находят при помощи гигрометра, прибора, который определяет точку росы. Точка росы- это температура, до которой нужно охладить при постоянном давлении воздух, чтобы он стал насыщенным. По этой температуре в таблицах насыщенного пара определяют давление, которое и будет парциальным.
Влагосодержание, абсолютная и относительная влажность
Абсолютной влажностью воздуха называется масса пара в 1м 3 влажного воздуха, численно равная плотности пара pn при парциальном давлении pn.
Отношение действительной абсолютной влажности воздуха rn к максимально возможной абсолютной влажности rs при той же температуре называют относительной влажностью и обозначают φ
где pn — парциальное давление водяного пара во влажном воздухе;
ps — максимальное возможное парциальное давление водяного пара при данной температуре.
Видео:Как работает ротационный компрессор Принцип работы ротационного компрессораСкачать
Величина j выражается в процентах. Так как 0≤pn≤ps, то 0≤φ≤100 %.
Для сухого воздуха φ=0, для насыщенного φ= 100 %.
Влагосодержаниемназывается отношение массы водяного пара Mп, содержащегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха Mв (кг/кг):
Если считать пар, находящийся в воздухе, идеальным газом, то исходя из уравнения состояния идеального газа можно записать выражение (26) следующим образом:
Максимально возможное влагосодержание достигается при полном насыщении воздуха водяными парами (φ=1):
Если давление насыщенного пара становится равным внешнему давлению pв, что достигается при температуре кипения, то d=∞.
Эта формула также показывает, что влагосодержание d при постоянном барометрическом давлении полностью определяется парциальным давлением пара pп и не зависит от температуры воздуха.
Определение парциального давления и в дальнейшем относительной влажности по точке росы (по гигрометру) нельзя признать достаточно точным, т. к. момент появления росы трудно точно отметить. Наиболее точно относительная влажность определяется психрометром. Он состоит из двух термометров: сухого (обыкновенного) и мокрого, ртутный шарик которого обернут тканью, непрерывно смачиваемый водой. При обдувании ртутных шариков термометров влажным воздухом сухой термометр показывает действительную температуру влажного воздуха tс, а мокрый — температуру испаряющейся с поверхности ткани воды tм. Чем суше воздух, тем интенсивнее будет испаряться вода. Следовательно, разность температур tc—tм пропорциональна влажности воздуха: чем суше воздух, тем больше разность.
Зависимость влагосодержания d от величин tc и tм устанавливается экспериментально. По результатам экспериментов строят специальные психрометрические таблицы или диаграммы. С их помощью по показаниям психрометра определяется влагосодержание воздуха.
По данной диаграмме определяется относительная влажность воздуха. По оси абсцисс отложены попадания сухого термометра, по оси ординат — относительная влажность. Диаграмма обычно приводится доля барометрического давления В=1атм. При другой величине В вводится небольшая дополнительная поправка.
- 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
источники:Видео:Центробежный компрессорСкачать
https://evakuatorinfo.ru/termodinamicheskiy-protsess-raboty-kompressora
🎬 Видео
Принцип работы компрессора ВВ 3,5/10Скачать
Устройство и принцип работы компрессора кондиционераСкачать
Как работает спиральный компрессорСкачать
Лекция 3 Основы рабочего процесса ВРД. Часть 1 Работа ступени осевого компрессораСкачать
Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать
Принцип работы компрессорного цеха с параллельной обвязкой газоперекачивающих агрегатовСкачать
Все о компрессорахСкачать
Электромагнитная муфта компрессора кондиционера - принцип работы и проверка катушкиСкачать
Спиральный компрессор - устройство, принцип работыСкачать
Низкотемпературные машины. Лекция 3. Работа компрессоров и детандеров. Изоэнтропный процесс.Скачать
Поршневой компрессорСкачать
Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать
Подготовка, настройка и запуск компрессора. Как не допустить ошибокСкачать
Лекция 5. Компрессоры кондиционеровСкачать
