Многоступенчатое сжатие. Многоступенчатое сжатие применяется для получения газа высокого давления

Многоступенчатое сжатие применяется для получения газа высокого давления. Сжатие при этом происходит в нескольких последовательно соединенных цилиндрах (ступенях, секциях) с применением охлаждение после каждого цилиндра (ступени, секциях) компрессора.

Рассмотрим схему и индикаторную диаграмму трехступенчатого идеального поршневого компрессор

В первой ступени компрессора газ сжимается по политропе 1-2 до давления р_п. Затем он поступает в промежуточный теплообменник 1, где охлаждается в процессе 2-3 до начальной температуры Т₁. Потери давления в теплообменнике делают небольшими. Это позволяет считать процесс охлаждения газа изобарным. После теплообменника 1 газ поступает во вторую ступень и сжимается по политропе 3-4 до давления р_III. Затем газ охлаждается в процессе 4-5 до температуры Т₁ в теплообменнике 2 и поступает в цилиндр третьей ступени, где сжимается в процессе 5-6 до давления р₂. Затем газ охлаждается в концевом теплообменнике 3.

Из p,υ-диаграммы видно, что если бы процесс сжатия происходил по изотерме 1357, то работа сжатия была бы минимальна и эквивалентна площади 0178. При сжатии в одноступенчатом компрессоре по линии 19 величина работы определялась бы площадью 0198. Работа трехступенчатого компрессора определяется площадью 01234568. Заштрихованная площадь показывает выигрыш в работе от применения трехступенчатого сжатия по сравнению с одноступенчатым сжатием. Кроме того, температура в конце трехступенчатого сжатия будет меньше, чем была бы при одноступенчатом сжатии: Т₂<Т₉.

Чем больше число ступеней сжатия и промежуточных теплообменников, тем ближе процесс сжатия к наиболее экономичному – изотермическому, но тем сложнее и дороже конструкция компрессора. Поэтому вопрос о выборе числа ступеней, обеспечивающих требуемое конечное давление, решается на основании технических и технико-экономических расчетов.

Для обеспечения равномерного распределения нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма, а также одинаковых температур газа на входе и выходе всех ступеней необходимы одинаковые затраты работы на привод каждой ступени. Тогда при равных начальных температурах и показателях политропы величины степени повышения давления во всех ступенях будут одинаковыми. В этом случае:

- суммарная удельная работа, затрачиваемая на сжатие газа в компрессоре

l_к=z∙l_i,

- степень повышения давления в каждой ступени

,

где l_i – удельная работа, затрачиваемая на сжатие газа в i-той ступени компрессора;

z – число ступеней сжатия.

Дата добавления: 2015-07-11