ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамические основы компрессора из "Теплотехника " Компрессором называется машина, предназначенная для сжатия газа или пара и транспорта его к потребителю. По принципу сжатия рабочего тела в компрессоре эти машины классифицируются на две основные группы первая — поршневые, винтовые и ротационные, вторая — лопаточные. В первой группе машин сжатие рабочего тела осуществляется путем уменьшения его объема, во второй — путем движения потока по каналам переменного сечения. [c.81] Задачей термодинамического анализа компрессора является определение работы, затрачиваемой на сжатие рабочего тела при заданных начальных и конечных параметрах. Так как термодинамические процессы, протекающие в поршневых и ротационных компрессорах, идентичны, то ограничимся рассмотрением работы поршневого компрессора. [c.81] Теперь определим работу L , которая теоретически затрачивается в компрессоре за один оборот вала, т. е. за один цикл. Очевидно, она равна сумме работ всасывания газа в цилиндр, , сжатия его в цилиндре Li 2 и выталкивания газа из цилиндра Lj, ,, т. е. [c.82] В соответствии с этим и действительное количество теплоты, отводимое от 1 кг идеального газа в процессе его сжатия в цилиндре компрессора, должно быть больше на величину, эквивалентную работе трения, т. е. [c.84] Уд = Vi — — действительному объему газа, поступающего в цилиндр, так как оставшийся во вредном пространстве газ давлением р2 при открывании всасывающего клапана будет расширяться до pi по некоторой политропе По, в результате чего в цилиндре перед всасыванием следующей порции газа еще останется газ объемом Кд. Отношение вредного объема Ко к полезному объему цилиндра называют коэффициентом вредного пространства и обозначают Eq. Эта величина зависит от конструкции поршневого компрессора и колеблется в пределах 0,05...0,1. [c.84] На рис. 1.56 изображена принципиальная схема трехступенчатого (трехцилиндрового) компрессора, а на диаграммах (рис. 1.57, 1.58) в координатах р, V а Т, s представлены протекающие в нем теоретические процессы. Техническая работа в каждой ступени одинаковая, что достигается одинаковой степенью сжатия е. Для трехступенчатого компрессора ее можно найти следующим образом eiEjEa = = P2/Pi)(Pz/P2)(Pi/Pi) = Pi/Pi, или e = (p4/pi) / Соответственно для г-ступенчатого компрессора е = (а+i/Pi) = (Pko /Pi) % Рко - конечное давление газа г-ступенчатого компрессора. [c.86] Как видно из рис. 1.57, если бы сжатие газа от pj до р происходило в одном цилиндре, то техническая работа компрессора была бы больше на величину, равную пл. се/hkm . [c.86] На рис. 1.58 линии Ьс, ef и hk представляют политропные процессы сжатия в первом, втором и третьем цилиндрах компрессора соответственно, площади под этими линиями — теплоты, которые должны быть отведены от сжимаемого в этих цилиндрах газа (посредством охлаждаемых водой рубашек цилиндров). Линии се, fh представляют процессы изобарного охлаждения газа в холодильниках 1-й и 2-й ступеней соответственно, а площади под этими линиями — теплоты, которые должны быть отведены от газа в этих холодильниках. [c.86] В диффузор 3. Лопатки диффузора укреплены в неподвижном корпусе компрессора и при движении газа по каналам диффузора кинетическая энергия потока переходит в потенциальную, т. е. происходит повышение давления. Далее газ повышенного давления через выходной патрубок поступает к потребителю (в одноступенчатом центробежном компрессоре), либо поступает в центр диска 2-й ступени (в многоступенчатом ко.мпрессоре). Как известно, работа, затрачиваемая в диффузоре на сжатие газа, численно равна располагаемой работе, но с обратным знаком, т. е. равна технической работе поршневого компрессора. Степень сжатия газа в одноступенчатом центробежном компрессоре лимитируется максимально возможной скоростью входа газа в диффузор, т. е. максимально допусти.чюй частотой вращения вала центробежного ко.мпрессора. [c.87] Действительная техническая работа поршневого или центробежного компрессора отличается от теоретической, меньшее значение которой в охлаждаемом компрессоре при изотермическом сжатии и наибольшее - в неохлаждаемом компрессоре при адиабатном сжатии. Эффективность работы реального охлаждаемого компрессора характеризуют изотермическим к. п. д., равным отношению теоретической технической работы при изотермическом сжатии к действительной работе, затрачиваемой на привод компрессора (за вычетом механических потерь), т. е. [c.87] Величина изотермического к. п. д. зависит от степени необратимости действительных процессов сжатия, всасывания и выталкивания газа, а также и от интенсивности теплообмена с окружающей средой. Для одноступенчатого поршневого компрессора = 0,5... 0,8 и для одноступенчатого центробежного компрессора = 0,5. .. 0,7. [c.88] Эффективность работы реального неохлаждаемого компрессора характеризуют адиабатным к. п. д., равным отношению теоретической технической работы при адиабатном сжатии к действительной работе, затрачиваемой на привод компрессора (за вычетом механических потерь), т. е. [c.88] Величина г ад зависит только от степени необратимости действительных процессов сжатия, всасывания и выталкивания газа и равна для одноступенчатого компрессора 0,85 и для центробежного 0,75... 0,80. [c.88] Следует отметить, что при сжатии в компрессорах реальных газов типа воздуха при давлениях более 10 Па, использование при расчетах указанных выше формул (1.255) - (1.256), (1.262) - (1.264) может привести к значительным ошибкам. Точный расчет процессов сжатия реальных газов и перегретых паров в компрессоре, а также процессов охлаждения их в цилиндрах и промежуточных холодильниках может быть проведен с помощью тепловых диаграмм, например с помощью Ts-диаграммы, как это показано на рис. 1.58 (при известных температурах рабочего тела в начале и конце сжатия и степепи сжатия е), или в аналитической форме с использованием уравнения состояния реального газа. В большинстве практически важных случаев процесс сжатия в компрессорах перегретых и влажных паров и реальных газов можно рассматривать как адиабатный и, следовательно, техническая работа компрессора = 2 где и Ii2 — энтальпии рабочего тела при давлениях в начале и конце сжатия соответственно, при S = onst. [c.88] При сжатии реальных газов в компрессорах при р р р и Т Т р в инженерных расчетах можно использовать указанные выше формулы для идеальных газов, в которые вместо показателя политропы нужно подставлять опытную величину, равную отношению lg(P2/Pi) к lg(p2/pi), а вместо Ср и — их средние значения в интервале от Ti до Т2. Значения плотностей Pi и рг берут для pi, Т , р2 и Т2 из таблиц для реальных газов. [c.88] Вернуться к основной статье