Работа компрессора затрачиваемая на сжатие и перемещение газа определяется выражение

Обновлено: 22.12.2024

Поршневые компрессоры

Принципиальная схема поршневого компрессора (рис. 3.1) включает цилиндр 1, поршень 2, всасывающий 3 и нагнетательный 4 клапаны, шток 5 и кривошипно-шатунный механизм, состоящий из крейцкопфа 6, шатуна 7 и кривошипа 8.

Рис. 3.1. Схема поршневого компрессора

Рабочий процесс в поршневом компрессоре осуществляется за четыре этапа:

  1. расширение газа во вредном пространстве цилиндра компрессора (в клапанах и околоклапанном пространстве, в зазоре между крышкой цилиндра и плоскостью АА , соответствующей крайнему положению поршня);
  2. всасывание (расширение и всасывание происходят при движении поршня от плоскости АА до плоскости ВВ на длине хода поршня s; при этом всасывающий клапан открывается не сразу, а лишь после того, как газ, находящийся во вредном пространстве цилиндра, расширится, и его давление станет меньше давления во всасывающей линии, в этот момент откроется клапан 3 , и газ начнет поступать в цилиндр компрессора);
  3. сжатие (происходит при движении поршня от плоскости ВВ до плоскости СС );
  4. нагнетание (происходит при движении поршня от плоскости СС до плоскости АА ; нагнетание газа в трубопровод начинается тогда, когда давление газа в цилиндре превысит давление в нагнетательной линии, в этот момент откроется клапан 4 , и газ начнет поступать в трубопровод).

Расширение и сжатие газа в компрессоре связаны с изменением его температуры и являются объектом изучения технической термодинамики.

Характер изменения объема газа зависит от условий теплообмена между газом, деталями компрессора и окружающей средой. В зависимости от этого сжатие или расширение могут происходить:

  • без теплообмена (адиабатический процесс); т. е. с нагревом газа при его сжатии или охлаждением газа при его расширении;
  • с частичным теплообменом (политропический процесс);
  • с полным теплообменом (изотермический процесс), т.е. с сохранением одной и той же, постоянной при сжатии и расширении, температуры газа.

Как видно из определений, адиабатический и изотермический процессы являются частными случаями политропического процесса.

Политропический процесс изменения состояния идеального газа удовлетворяет уравнению:

p · V m = const , (3.1)

где р - давление; V - объем газа; m - показатель политропы.

При адиабатических процессах m обозначается через k и называется показателем адиабаты и равен 1,67 для одноатомных газов, 1,4. 1,41 для двухатомных и 1,2. 1,3 для трех- и многоатомных газов.

При изотермическом процессе m = 1.

Из условий работы поршневого компрессора видно, что процессы сжатия и расширения газа происходят в основном при политропическом процессе.

Изменение температуры газа можно определить, используя уравнение состояния идеального газа:

где R - газовая постоянная; Т - абсолютная температура газа в цилиндре в °К.

Для политропического процесса температура после сжатия равна:

где Т 2 - конечная температура газа после сжатия;Т 1 - начальная температура газа в °К.

Индикаторная диаграмма идеального рабочего процесса компрессора

При рассмотрении идеального цикла поршневого компрессора принимают следующие допущения:

Работа на сжатие единицы массы газа в компрессоре

Работа идеального цикла компрессора ( L полн ) равна сумме работы сжатия газа ( L 1 ) и работы вытеснения газа в нагнетательный трубопровод ( L 2 ) за вычетом работы, обусловленной энергией газа, имевшейся у него уже во всасывающем трубопроводе ( L 3 ):

Подача поршневого компрессора, коэффициент подачи

Подачей компрессора называют oбъем или массу газа, проходящего за единицу времени по линии всасывания или линии нагнетания компрессора . Расход газа на нагнетании всегда меньше, чем на всасывании, за счет утечек газа через неплотности.

Мощность и коэффициент полезного действия поршневого компрессора

Мощность привода компрессора слагается из индикаторной мощности сжатия ( N инд ), мощности, затрачиваемой на механические потери в механизмах компрессора ( N м1 ) и передачах от привода к компрессору ( N м2 ), и мощности ( N всп ), затрачиваемой на привод вспомогательных устройств (например, насосов системы смазки).

Охлаждение компрессора

При сжатии воздуха и газов неизбежно выделяется большое количество тепла. Если это тепло будет уноситься с сжимаемым газом, то будет происходить адиабатический процесс сжатия. Чтобы сделать компрессор более экономичным, предусматривают принудительное охлаждение.

Конструкции поршневых компрессоров

На рис. 3.1 была представлена схема простейшего компрессора с одним цилиндром одинарного действия, (рабочая камера цилиндра находится с одной стороны поршня). Подробнее.

Читайте также: