Читайте также: |
|
«Таблица 1»
Теоретическая мощность для привода компрессора:
|
Количество теплоты, которое выделяется при сжатии газа в компрессоре в пересчете на 1 кг газа, определяется по формуле для теплоты в политропном процессе:
|
4. Действительная индикаторная диаграмма одноступенчатого поршневого компрессора.
Действительная индикаторная диаграмма отличается от теоретической главным образом наличием в реальном компрессоре вредного пространства (Vo), потерь давления во впускном и нагнетательном клапанах, теплообмена между газом и стенками цилиндра.
Вредное пространство остается между крышкой дна компрессора и поверхностью поршня, обращенного к газу, в конце вытеснительного хода поршня. Чем выше точность изготовления деталей цилиндра, поршня и привода, тем меньше величина вредного пространства. Т.о. наличие вредного объема компрессора связано с технологией изготовления.
|
|
При наличии вредного пространства Vo в действительной индикаторной диаграмме появляется дополнительная линия CD – процесс расширения сжатого газа, оставшегося во вредном пространстве.
Относительная величина вредного пространства:
|
Объемный КПД компрессора (характеризует степень полноты использования рабочего объема цилиндра):
|
.
не учитывает нагрева газа от стенок при всасывании и утечки через неплотности, поэтому для характеристики действительной производительности компрессора пользуются коэффициентом подачи (наполнения), равным отношению действительного засасываемого объема газа к рабочему объему цилиндра:
|
.
|
|
компрессора,
– механический КПД (сопротивление клапанов, трение, сопротивление трубопроводов компрессора).
Внутренний изотермический КПД, т.е. отношение энергии, потребляемой идеальным компрессором при изотермическом сжатии (n=1) к энергии реального компрессора (с политропным сжатием):
| |||
Внутренний адиабатный КПД, т.е. отношение энергии, потребляемой идеальным компрессором при адиабатном сжатии к энергии реального компрессора:
| |||
Действительная мощность, потребляемая двигателем компрессора:
|
5. Предельное отношение давлений для одноступенчатого поршневого компрессора.
На рисунке представлены теоретические индикаторные PV - диаграммы одноступенчатого поршневого компрессора для различных значений давления сжатия Р2
.
Рис.5.1. Теоретические индикаторные PV - диаграммы одноступенчатого поршневого компрессора для различных значений давления сжатия Р2
Р2<P2’<P2”
Объемы всасываемого воздуха (Vвс) для различных значений давления сжатия:
(D-1) > 0,при Р2;
(D’ – 1) >0, при Р2’
(D’’ – 1)=0, при Р2’’
С увеличением P2 уменьшается, т.е. уменьшается производительность компрессора. В пределе т. C” всасывание воздуха прекращается, и производительность компрессора становится равной нулю.
Определим величину предельного отношения давления:
Полагая, что процесс сжатия и процесс расширения воздуха, заключенного в объеме Vo, происходит при одинаковом значении показателя политропы n, используя уравнение политропы в виде PVn=const для начального и конечного положения поршня, можно записать:
Предельное отношение давлений:
В предельном случае:
|
Таблица предельных отношений давлений для различных случаев сжатия
«Таблица 2»
Процесс сжатия | Относительная величина вредного пространства, а | |||
0,02 | 0,04 | 0,06 | 0,08 | |
Изотермический | 13,5 | |||
Политропный (n=1.2) | 22,4 | |||
Адиабатный (k=1.4) | 95,6 | 55,7 |
На практике, а достигает значений 0,10.
Таким образом, одноступенчатый компрессор непригоден для получения высокого давления (при заданных ограничениях на температуру смазки и требуемой производительности).
Обычно одноступенчатые компрессоры используют для получения сжатого газа давлением не выше 08 – 1,0 МПа.
6. Многоступенчатый поршневой компрессор
В них сжатие газов производится последовательно в нескольких цилиндрах (до семи), с промежуточным охлаждением после каждого цилиндра в специальных холодильниках.
В них газ охлаждается при постоянном давлении, равному давлению конечного сжатия в соответствующей ступени. Обычно стремятся к тому, чтобы газ после холодильника имел ту же температуру, с которой он поступил в предыдущую ступень.
Принципиальная схема трехступенчатого поршневого компрессора
Рис.6.1. Схема трехступенчатого поршневого компрессора.
Работа компрессора организована так, чтобы обеспечить:
1. Полное охлаждение газа, т.е. до температуры, которую он имел до входа в первую ступень
,
2. Одинаковая конечная температура сжатия газа во всех ступенях, обеспечивающая оптимальные условия смазки
,
3. Одинаковые политропы сжатия во всех цилиндрах n1=n2=…
Рис. 6.2. Теоретическая индикаторная диаграмма3-х ступенчатого компрессора
Рис. 6.3. Процесс сжатия в T-S диаграмме3-х ступенчатого компрессора
Из условия :
|
|
|
Но так как n=const и Т1=Т3=Т5, а Т2=Т4=Т6, то правые части одинаковы и значит, равны и левые:
|
z – Отношение давлений в каждой ступени
Если записать как:
,
то Р2, Р3, Р4, Р5 сократятся, т.к. Р2 =Р3, Р4=Р5 .
Откуда:
,
В общем случае для m – ступенчатого компрессора:
|
Найдем увеличение давления по ступеням в отношении к :
Из уравнения (*):
; ;
|
где: i - № ступени.
Таким образом, давление сжатого газа по ступеням увеличивается по отношению к Рнач=Р1 по закону геометрической прогрессии со знаменателем Z.
Например, при m=3, Рнач=0,1 МПа, Ркон=12,5 МПа, имеем
,
Тогда: Р2=Р1Z=0,1·5= 0,5 МПа
Р4=Р1Z2= 0,1·25= 2,5МПа
Р6=Ркон=12.5 МПа
Т.к. точки 1, 3, 5 находятся на одной изотерме (Т1=Т3=Т5), то
|
Откуда
; ,
Здесь:
Р3=Р2 и Р5=Р4.
Таким образом объемы V1, V2, V3 образуют уменьшающуюся геометрическую прогрессию со знаменателем :
|
Объемы V2, V4, V6, т.е. объемы в конце сжатия соответствующей ступени, определяются из уравнений политропы:
P1V1n= P2V2n Þ ,
т.к. P2V2= P4V4= P6V6 из условия Т2=Т4=Т6, то
,
,
|
Из формул для L0 следует, что L0I= L0II=L0III
Таким образом, для определения работы m-ступенчатого компрессора достаточно найти работу одной ступени и затем увеличить ее в m-раз.
· Количество теплоты, отнимаемой от газа при его сжатии
|
· Количество теплоты отнимаемой от газа в холодильнике
|
|
Из получается больше, чем при m-ступенчатом.
Достоинство рис. 2 видно, что при одноступенчатом сжатии от Рнач (Р1) до Ркон (Р6) по кривой 1-6’ работа поршневых компрессоров – получение больших Ркон.
Недостатки – большие габариты и пульсации потоков в нагнетательном трубопроводе.
7. ПЛАСТИНЧАТЫЙ РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР
Принципиальная схема пластинчатого ротационного компрессора изображена на рис. 7.1.
Рис.7.1. Схема пластинчатого ротационного компрессора
В радиальные пазы ротора свободно вставлены тонкие пластины, которые под действием центробежных сил всегда прижаты к стенке корпуса. Порция газа, находящаяся между двумя соседними пластинками, сжимается из-за уменьшения его объема за счет эксцентричного расположения ротора относительно корпуса.
При n=500–1500 об/мин, Ркон= 0,15 – 0,30 МПа, а производительность – до 2000 м3/час (при нормальных условиях).
8. РОТОРНО-ЛОПАСТНЫЙ КОМПРЕССОР
Принципиальная схема роторно-лопастного компрессора изображена на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Схема роторно-лопастного компрессора
При вращении в корпусе двух, трехлопастных роторов газ из всасывающей полости А входит в отсек между лопастями и корпусом и переносится в нагнетательную полость В. при входе лопасти одного ротора во впадину другого сжатый газ вытесняется через нагнетательный патрубок. Образующие лопастей обычно имеют винтовую форму, и подача газа получается непрерывной.
Ркон – до 0,1 МПа и при n= до 10000 об/мин производительность достигает 40000 м3/час.
Достоинства: компактность, непрерывность подачи.
Недостаток: малые Ркон и малый КПД.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
ЗАДАЧА 1.Компрессор всасывает 100 м3/ч воздуха при давлении р1 =0,1 МПа и температуре t 1 =27о С. Конечное давление воздуха составляет 0,8 МПа.
Найти теоретическую мощность двигателя для привода компрессора и расход охлаждающей воды, если температура ее повышается на 13о С. Расчет произвести для изотермического, адиабатного и политропного сжатия. Показатель политропы принять равным 1,2, а теплоемкость воды 4,19 кДж/кг.
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 440 | Нарушение авторских прав