КОМПРЕССОРЫ Процесс сжатия и расширения

Процессы в холодильнике и рефрижераторе идут при постоянном давлении, если пренебречь гидравлическими сопротивлениями. В компрессоре давление повышается от Pi до р , в детандере падает от до причем процессы сжатия и расширения считают адиабатными. Таким образом, идеализированный цикл холодильной машины состоит из двух изобар и двух адиабат (рис. 16.2 и рис. 16.3). Этот цикл называется циклом Лоренца. [c.179]

Процессы сжатия и расширения, протекающие в поршневых двигателях внутреннего сгорания и компрессорах, можно приближенно рассматривать как внутренне равновесные. Это основано на том, что существенные отступления рабочих тел от состояния внутреннего равнове- [c.16]

Как показали исследования, проведенные на кафедре, рекомендуемые в настоящее время величины показателей политропы конечных параметров процесса расширения газа из мертвого пространства занижены. В современных компрессорах при процессах сжатия и расширения показатели политропы конечных параметров получаются близкими к показателю адиабаты. [c.310]

Как мы уже говорили, изобретение № 166202 еще не осуществлено в металле. Но изобретатели успели подметить некоторые его слабые стороны и нашли способ их устранить. Дело в том, что газовая постоянная увеличивается не только при нагреве перед турбиной в результате диссоциации, но и при сжатии в компрессоре. Газа как бы становится больше, и на его сжатие приходится затрачивать больше работы. При расширении в турбине — картина обратная. Эти обстоятельства несколько снижают к.п.д. двигателя. Чтобы избавиться от таких нежелательных явлений, нужно весь процесс сжатия и расширения тоже производить при постоянной температуре, изотермически. Но как раз так и происходит в двигателе внешнего сгорания—двигателе Стирлинга. Поэтому именно в нем целесообразнее всего использовать диссоциирующее рабочее тело, например треххлористый алюминий или смесь метана с углекислым газом (авторское свидетельство № 213039). [c.274]

Понятие о политропных процессах широко используется главным образом при изучении процессов сжатия и расширения в газовых двигателях зачастую политропные процессы оказываются удобными для аппроксимации действительных газовых процессов в двигателях. Реальные процессы сжатия в газовых двигателях и компрессорах часто не являются ни адиабатными, ни изотермическими, а занимают промежуточное положение между этими двумя видами процессов. Поэтому обычно встречаемые на практике значения показателя п политропного процесса лежат в интервале от 1 до к. [c.230]

Важной характеристикой ГТУ является внутренний КПД реального цикла, учитывающий все потери преобразования энергии, в том числе потери трения в процессах сжатия и расширения. Внутренний КПД можно выразить через рассмотренные выше величины, характеризующие работу установки. Примем, что через компрессор проходит 1 кг воздуха, а через ГТ соответственно (1 + q ) кг продуктов сгорания, где — количество топлива, подаваемое в камере сгорания (КС) на каждый 1 кг воздуха [c.31]

Ранее отмечалось, что компрессоры выполняются обычно с водяным охлаждением цилиндра и его крышки. При этом обеспечивается довольно интенсивный теплообмен и процессы сжатия и расширения являются политропными со средними значениями показателей -1,35 и = 1,2 (для двухатомных газов). [c.265]

В соответствии с изложенным ранее регенеративный теплообмен потоков воздуха высокого и низкого давления, повышающий температуру перед компрессором и понижающий ее перед турбиной, приводит к уменьшению отношения /т//к и вследствие этого — к ослаблению влияния необратимости процессов сжатия и расширения на энергетические показатели воздушной холодильной установки. [c.170]

В цилиндрах компрессоров и двигателей происходят процессы сжатия и расширения. Надежность и длительность работы цилиндров зависят от качества их изготовления, качества применяемых для них материалов и от конструкции. [c.135]

Следует упомянуть также о турбинах с замкнутым кругом циркуляции рабочего тела (фиг. 6). В подогревателе 8, соответствующем паровому котлу, при помощи нагревательного устройства (топки) 2 нагревают до заданной температуры рабочее тело (например, воздух), имеющий замкнутый круг циркуляции. Для повышения к. п. д. установки продукты сгорания направляются в теплообменник 1, где они используются для предварительного подогрева воздуха, поступающего к нагревательному устройству. Нагретый в подогревателе 8 воздух расширяется в турбине 4 и совершает при этом полезную работу после этого он поступает в компрессор 5, в котором его давление доводится до рабочего, и подается обратно в подогреватель 8. Выходящий из турбины воздух отдает тепло в теплообменнике 7 это тепло используется для предварительного подогрева выходя-щ,его из компрессора 5 сжатого воздуха. Дальнейшее охлаждение выходящего из турбины воздуха до возможно более низкой температуры производится в теплообменнике (холодильнике 6). Если ввести многократное промежуточное охлаждение воздуха перед сжатием (между выходом из турбины и входом в компрессор) и многократный промежуточный подогрев воздуха перед расширением (между выходом из компрессора и входом в турбину), т. е. если приблизить процессы сжатия и расширения к изотермическому процессу, то турбина будет работать примерно по циклу Карно, характеризующемуся наиболее высоким термическим к. п. д., который вообще может быть достигнут при заданном перепаде темпер-атур. [c.944]

Процессы сжатия и расширения, протекающие в поршневых двигателях внутреннего сгорания и компрессорах, можно приближенно рассматривать как равновесные. Это основано на том, что существенные отступления рабочих тел от состояния внутреннего равновесия начинают проявляться при скоростях движения поршня, значительно превосходящих их в действительных двигателях. [c.28]

Как видно, термический КПД цикла с изотермическими сжатием и расширением и регенерацией теплоты (т)р ) в изобарных процессах равен КПД цикла Карно. Такой КПД возможен только при бесконечно большом теплообменнике и является теоретическим пределом. Осуществление изотермических процессов сжатия и расширения рабочего тела также практически невозможно. Однако за счет усложнения схемы ГТД можно в некоторой мере приблизить его цикл к этому идеальному теоретическому пределу. Для этого в регенеративном цикле необходимо многоступенчатое сжатие воздуха с его охлаждением между компрессорами в охладителях и многоступенчатое расширение газа в турбинах с его подогревом в камерах сгорания, установленных перед каждой турбиной. [c.172]

Применяемая методика расчета поршневых компрессорных машин, работающих как на сильно перегретых парах или газах, так и на парах рабочих веществ, близких к состоянию насыщения, базируется на использовании ряда интегральных величин. К их числу относятся коэффициент подачи, средние показатели политроп процессов сжатия и расширения, средние значения депрессий во всасывающих и нагнетательных клапанах и т. д. [7, 41, 48, 49, 50]. Такой полуэмпирический подход не позволяет увязать термодинамическую сущность процессов, протекающих в поршневом компрессоре, с явлениями теплообмена и газодинамикой процессов всасывания и нагнетания. [c.82]

В реальных условиях все процессы в ГТУ являются неравновесными, что связано с потерями работы в турбине и компрессоре, а также с аэродинамическими сопротивлениями в тракте ГТУ. На рис. 20.10 действительный процесс сжатия в компрессоре изображен линией /—2, а процесс расширения в турбине — линией, 3—4. Точками 2а и 4а отмечено состояние рабочего тела соответственно в конце равновесного адиабатного сжатия и расширения, точкой О — параметры окружающей среды. [c.174]

В реактивном сопле. На рис. 14.4 представлена схема и изменение параметров по тракту двигателя. Идеальный цикл этого двигателя по сравнению с прямоточным двигателем дополняется процессами, идущими в компрессоре и турбине (рис. 14.5). На р—о-диаграмме процесс а-/сжатие в дис узоре процесс /-с —сжатие в компрессоре процесс г-2 — расширение в турбине 2-е — расширение в реактивном сопле. Общая степень повышения давления я == [c.172]

Для сжатия воздуха в газовых турбинах применяют не поршневые, а преимущественно центробежные и аксиальные (лопаточные) компрессоры в них, а также на лопатках газовых турбин рабочее тело движется с большими скоростями, что сопровождается трением как в самом газе, так и между газом и стенками. Часть кинетической энергии движущегося газа затрачивается на трение эта энергия превращается в тепло и усваивается газом. Как было сказано, трение — процесс необратимый сжатие и расширение газа по адиабате при наличии трения сопровождаются ростом энтропии, и эти процессы в Ts-диаграмме не будут изображаться прямыми, параллельными оси ординат. [c.167]

Рассмотрим цикл (рис. 7) сложной ГТУ с многократным охлаждением в процессе сжатия и многократным дожиганием в п оцессе расширения. Схема этой ГТУ представлена на рис. 8 слева — пять отсеков компрессоров, справа — пять отсеков турбин (заштрихованы) число промежуточных холодильников = 3 число допол- [c.14]

Определить, при каком предельном давлении нагнетания производительность компрессора станет равной нулю. Процесс расширения воздуха, находящегося во вредном пространстве, и процесс сжатия воздуха считать адиабатными. [c.163]

Диаграмма i — s позволяет производить расчеты процессов, связанных с расширением и сжатием влажного воздуха, увлажнением его, с впрыском в камеру сгорания или компрессор двигателя и т. п. [c.123]

Этот вывод находится в кажущемся противоречии с утверждением (см. 16.6), что изотермическое сжатие в компрессоре ири одном и том же отношении давлений более выгодно, чем адиабатическое. На самом деле противоречия здесь нет работа, затрачиваемая на сжатие в процессе 12, будет меньше, чем работа ири адиабатическом сжатии, и поэтому полная работа цикла ири одной и той же работе расширения в процессе 34 окажется большей ири изотермическом сжатии. Но это увеличение работы достигается вследствие дополнительной затраты теплоты в процессе 2 2, подводимой ири сравнительно низкой температуре, что является термодинамически невыгодным и приводит к снижению термического к. и. д. [c.554]

На практике ни изотермическое сжатие воздуха в компрессоре, ни изотермический подвод теплоты осуществить в полной мере невозможно. В 16.3 было указано, что для приближения действительного процесса сжатия к изотермическому в компрессорах употребляется многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением, а для приближения действительного процесса подвода теплоты к изотермическому — ступенчатое сгорание с последовательным расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины. На рис. 17.21 изображен цикл газотурбинной установки со ступенчатым сгоранием и многоступенчатым сжатием воздуха. [c.558]

В соотношении (ж) заменяем все температуры, кроме Гз и Г]. Считаем, что процессы сжатия в компрессоре и расширения в турбине осуществляются в интервале одних и тех же дав-150 [c.150]

В действительном цикле ГТУ учитывают необратимые потери работы в процессах сжатия в компрессоре и расширения [c.151]

Работа ГТУ осуществляется следующим образом. Процесс сжатия воздуха d-a D-A) (рис. 14.2 и 14.3) осуществляется в компрессоре /<М (рис. 14.1) сжатый воздух подается в камеру горения КГ, туда же через форсунку с помощью насоса ТН подается жидкое топливо процесс сгорания а-Ь А-В) протекает в камере горения КГ процесс расширения рабочего тела Ь-с (В-С) протекает в сопловом аппарате СА и частично на лопатках ротора турбины ТР, отработавшие газы выбрасываются в атмосферу. [c.138]

В отличие от теоретического в действительном цикле I-5-3-6-1 ГТУ (рис. 9.2) сжатие воздуха в компрессоре (процесс 1-5) и расширение продуктов сгорания в турбине (процесс 3-6) протекают по необратимым адиабатам. [c.105]

Обязательным элементом ее являются устройства, в которых за счет подвода работы извне осуществляются процессы сжатия (компрессоры, турбокомпрессоры, насосы и т. д.), и устройства, в которых производится работа путем расширения (паровые и газовые турбины, турбодетандеры и т. д.). Реальные процессы расширения и сжатия сопровождаются потерями на необратимость и поэтому внутренний относительный к. п. д. каждого j-ro элемента системы находится следующим образом [c.69]

На рис. 19.2, а, 6 показан в координатах pv и Ts цикл газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты. Процесс сжатия в компрессоре изображается отрезком адиабаты 1-2. По изобаре 2-3 подводится теплота а по изобаре 4-1 отводится теплота q . Адиабатному расширению в газовой турбине соответствует участок 3-4 цикла. [c.253]

На практике ни изотермическое сжатие воздуха в компрессоре, ни изотермический подвод тепла осуществить в полной мере невозможно. В 10-3 было указано, что для приближения действительного процесса сжатия к изотермическому в компрессорах употребляется многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением. Точно так же в газовых турбинах для приближения действительного процесса подвода тепла к изотермическому можно применить ступенчатое сгорание с последовательным расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины. На рис. 12-20 изображен цикл газотурбинной установки со ступенчатым сгоранием и многоступенчатым сжатием воздуха, который в идеальном случае представляет собой цикл с многоступенчатым расширением, сжатием и с промежуточным подводом и отводом тепла. [c.403]

Процессы 1 2, 2 3, 3 4 и 4 1 соответствуют последовательно адиабатическому сжатию воздуха в компрессоре, охлаждению сжатого воздуха в холодильнике, адиабатическому расширению воздуха в цилиндре и нагреванию воздуха при отводе тепла от охлаждаемого тела. [c.472]

В реальных компрессоре и парогазовой турбине из-за потерь энергии (связанных с необратимостью процессов сжатия и расширения) Т ( будет, естественно, ниже, чем tifr- В компрессоре и тур-бнне имеют место потери на трение, вихреобразование, а также [c.17]

Область малых давлений, т. е. нижняя часть индикаторной диаграммы двигателя, менее выгодна для использования в поршневых машинах (для этого требуются большие объемы цилиндров, причем соответственно увеличиваются потери на трение). Следовательно, эту часть процесса сжатия и расширения при малых давлениях выгоднее осушествлять в лопаточных маш инах (центробежных, осевых компрессорах и газовой турбине), которые более эффективны для работы с большими объемами газа при относительно низких давлениях и температурах. Повышение давления и температуры выпускных газов, обусловленное работой поршневого двигателя с высоким наддувом, не является препятствием для применения турбины, так как по условию прочности лопаток современные газовые турбины могут надежно работать до температуры. 800° С. [c.16]

Как было показано при рассмотрении паровых турбин, трение в газе сопровождается передачей тепла трения рабочему телу. В паровых турбинах, если это тепло передается насыщенному пару, это вызывает повышение степени его сухости при остающейся постоянной температуре (р = onst). В газотурбинном агрегате передача тепла трения идеальному газу (продуктам сгорания в газовой турбине и воздуху в компрессоре) вызовет при остающихся без изменения давлениях р2 и Pi повышение температуры воздуха в конце сжатия и продуктов горения в конце расширения. Эти состояния соответственно обозначены в pv-диаграмме (рис. 6-51) точками 2 и 4, а процессы сжатия и расширения с учетом трения изображаются кривыми /-2 и 3-4. [c.146]

Процессы сжатия и расширения удобно представлять на диаграмме энтальпия—энтропия (рис. 1.7). С помощью такой диаграммы можно оценить КПД турбомашины. Изэнтропиче-ский, или адиабатический, КПД компрессора определяется как [c.27]

Для построения модели рабочего процесса компрессора необходимо установить зависимости р = р (V) или р р" (ф), характеризующие давление в цилиндре при различных значениях угла поворота коленчатого вала. Процессы наполнения цилиндра и выталкивания рабочего вещества из него теоретически протекают при постоянном давлении, но при переменном весовом количестве рабочего тела. Процессы сжатия и расширения протекают при перемеЕшом давлении и постоянном общем весовом количестве. [c.83]

Кроме того, экономичность ГТУ можно повысить, осуществив изотермический подвод и отвод теплоты. Однако на практике из-за конструктивных трудностей невозможно в полной мере осуществить изотермические процессы сжатия и подвода теплоты. Для приближения действительного процесса сжатия к изотермическому в компрессорах применяют многоступенчатое сжатие с пром1 жуточ-ным охлаждением. Точно так же в газовых турбинах для приближения действительного процесса подвода теплоты к изотермическому применяют ступенчатое сгорание с расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины. Чем больше число ступеней [c.288]

Здесь абсолютная температура определяется характером теплопотребителя, а абсолютная температура — используемым источником тепла низкого потенциала. Практически, однако, реализация процессов сжатия и, в особенности, расширения высоковлажного пара пока неосуществима. Поэтому в качестве идеального цикла парового теплового насоса рассматривается обычно цикл 1—2—2 —3—4—1, показанный на рис. 7-1, г. Соответствующая тепловая схема представлена на рис. 7-1, б. Компрессор К засасывает сухой насыщенный пар и сжимает его в области перегрева (процесс 1—2). Далее, в теплообменнике сжатый пар теряет свой перегрев (процесс 2—2 ) и конденсируется в процессе 2 —3. Понижение давления образовавшегося конденсата осуществляется путем дросселирования в редукционном клапане РК (процесс 3—4). Цикл замыкается процессом испарения 4—1 в теплообменнике т . Такому идеальному циклу соответствует работа, эквивалентная на рис. 7-1, г площади 1—2— 2 —3—4 —1. Коэффициент эффективности для идеального цикла [c.157]

Из всего количества теплоты, отдаваемой охладителю, наибольшая часть (до 65%) воспринимается стенками цилиндра во в]ремя процессов сгорания и расширения, а остальная — в течение выпуска. Теплообмен во время сжатия незначителен. Теплоотдача от газов в стенки растет с увеличением давления наддува и уменьшается при повышении степени охлаждения воздуха после компрессора. [c.237]

На рис. 107 дай теоретический цикл воздушной холодильной установки в диаграмме ри. Точка I характери- зует состояние воздуха, поступающего в компрессор . шния /—2— процесс адиабатного сжатия в компрессоре очка 2—состояние воздуха, поступающего в охлади- ель точка 3 — состояние воздуха, поступающего в расширительный цилиндр линия 3—4 — адиабатный процесс расширения точка 4 — состояние воздуха, поступающего в холодильную камеру (охлаждаемое помещение), и линия 4—1 — процесс нагревания воздуха в этой камере. Площадь 1—2—6—5—1 измеряет работу, затраченную компрессорами на сжатие, а площадь 3—6- 5— 4—3 представляет собой работу, полученную в расшнри- [c.262]

Рассмотрим простой воздушный ожижитель Линде, описанный выше и схематически изображенный на фиг. 43. Цикл работы можно проследить по (Я — 15 )-диаграмме на фиг. 45. В этой диаграмме, как указывалось ранее (ср. фиг. 20 и 21), сплошные кривые изображают изобары iP2>P>Pi) тонкие пунктирные кривые — изотермы а жирная пунктирная—границу гетерогенной двухфазной области. Отметим, что внутри гетерогенной области изобары и изотермы прямолинейны и совпадают друг с другом, причем наклон их зависит от абсолютной температуры. Точка а представляет состояние газа при и р,, т. е. перед входом в компрессор. Процесс изотермического сжатия до и изображается линией аЬ. Практически = 293° К, а. ж приблизительно равны 1 и 200 атм соответственно. Линия Ьс изображает охлаждение сжатого газа в теплообменнике. Из точки с газ дросселируется от р и Тд до 7 j и 7 j, что показано горизонтальной прямой d (Я = onst). Положение точки d определяет относительное количество газа а, сжижаемое в процессе расширения. Жидкий воздух при р и Т- изображается точкой /, а воздух в состоянии насыщенного пара при тех же р и 7, — точкой е. Этот газообразный воздух через теплообменник возвращается, на вход компрессора, что показано на диаграмме линией еа. [c.57]

Из формулы (10.35) следует, что при постоянном значении показателя адиабаты к термический к. п. д. цикла с подводом теплоты при р = idem и ф = 0 зависит только от степени повышения давления в компрессоре С = рг1р1 и не зависит от интервала температур, в котором этот цикл осуществляется. Вместе с тем из соотношения (10.37) следует, что термический к. п. д. цикла ГТУ увеличивается с повышением максимальной температуры в процессе подвода теплоты Тз, так как при этом работа расширения в турбине увеличивается по сравнению с работой сжатия в компрессоре — соотношения (а), (б), (в). При заданном значении степени повышения температур в цикле 0 = Тз/Ti [c.151]

Идеализированный бинарный цикл ГТУ (рис. 11.12) состоит из двух частей. Цикл ГТУ с подводом теплоты при р = idem и с утилизацией теплоты отработавших в газовой турбине продуктов сгорания изображен линиями I—II—III—IV—IV —I. На диаграмме I—II — адиабатное сжатие воздуха в компрессоре II—III — изобарный подвод теплоты к газообразным продуктам сгорания III—IV — адиабатное расширение продуктов сгорания в газовой турбине I—IV — изобарный отвод теплоты, в том числе IV—IV — в экономайзере. Количество теплоты, отведенное на участке IV—IV, затрачивается на подогрев питательной воды в цикле Ренкина. Нижняя часть данного бинарного цикла представляет собой обычный цикл Ренкина перегретого пара — линии 1—2—3—5—5 —4—6—1. На диаграмме 1—2— адиабатное расширение пара в паровой турбине 2—3 — отвод теплоты в конденсаторе и конденсация пара 3—5 — повышение давления в насосе 5—5 — подвод теплоты к питательной воде в экономайзере 5 —4—6—1 — процессы парообразования и перегрева пара в парогенераторе за счет теплоты продуктов сгорания топлива. Считаем, что в пароводяной части цикла, т. е. в цикле Ренкина, 1 кг рабочего тела, а в цикле ГТУ — m кг рабочего тела. [c.174]

На рис. 1.62 и 1.63 изображен цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты. Он строится при следуюп1их допущениях. Рабочие тела — продукты сгорания и воздух — рассматриваются как одно рабочее тело — идеальный газ, который совершает цикл. Реальный процесс сжатия воздуха в компрессоре 1-2 рассматривается как обратимый адиабатный процесс сжатия идеального газа. Сжигание топлива в камере сгорания рассматривается как обратимый изобарный процесс 2-3 подвода теплоты к идеальному газу. Процесс расширения продуктов сгорания в турбине (истечение их из сопл) рассматривается как обратимый адиабатный процесс 3-4 расширения идеального газа. Наконец, реальный процесс охлаждения выходящих из турбин продуктов сгорания до температуры атмосферного воздуха рассматривается как обратимый изобарный процесс 4-1 отвода теплоты от идеального газа. В соответствии с указанными на рис. 1.63 обозначениями напишем выражение термического к. п. д. рассматриваемого цикла [c.90]

Цикл воздушной холодильной установки. Впервые промышленное получение холода было осуществлено с помощью воздушной компрессорной холодильной установки. На рис. 1.77, а изображена принципиальная схема воздушной компрессорной холодильной установки, а на рис. 1.77, б, в изображен ее цикл в координатах p,vnT, s. Рассмотрим принцип работы установки. Воздух из холодильника / охлаждаемого помещения 5 засасывается в цилиндр компрессора 2 (процесс а-1 на рис. 1.77, б), где он подвергается сжатию (процесс 1-2). При сжатии температура воздуха возрастает от до Тг (процесс 7-2 на рис. 1.77, в). Сжатый воздух выталкивается из цилиндра компрессора (процесс 2-Ь) в тепло-приемник 3, где он изобарно охлаждается от температуры Тг до Тз (процесс 2-3), отдавая теплоту охлаждающей воде qi = ,i Т — Тз). Охлажденный воздух при давлении рз поступает в цилиндр расширительной машины 4 (процесс Ь-3). Здесь происходит его адиабатное расширение от Pi до р4 = Pi с отдачей работы компрессору. При адиабатном расширении воздуха температура его понижается до 203...213 К. Охлажденный воздух из цилиндра расширительной машины выталкивается в холодильник I (процесс 4-а), где он изобарно нагревается (процесс 4-1), отнимая от среды охлаждаемого помещения количество теплоты Я1 — Срт2(Т — Ti)- На рис. 1.77, б пл. al2ba изображает работу компрессора /к, пл. — работу расширительной машины /,, а пл. 12341, равная разности этих площадей, — работу, затрачиваемую в установке, т. е. работу цикла / = /к — 1р. Следовательно, в результате работы установки осуществляется обратный цикл 12341 и поэтому, с другой сто- [c.151]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...