Расчет потерь энергии в клапанах

 

Исходные данные:

Диаметры цилиндров: .

Температура всасывания: .

Давление нагнетания: ;

Объемный коэффициент: ;

Относительные потери давления на всасывании: ;

Относительные потери давления на нагнетании в ступени: ;

Эквивалентные показатели политропы сжатия: .

Расчет кольцевых клапанов (КТ, КК, ДН, ДТ) сводится к определению требуемой эквивалентной площади, по которой выбираются основные размеры клапана, потери мощности в клапанах и допустимой высоты подъема пластин клапанов[8, с. 56].

Число Маха для всасывающего клапана:

Относительные потери энергии в клапанах ступени

Они определяются по формуле из [2]:

– отношение потери индикаторной мощности в клапанах ступени к номинальной индикаторной мощности. Потери индикаторной мощности находятся в [2], табл. III-6, c.-56. И принимаются в зависимости от давления всасывания р_вс, а также номинального давления в ступени .

Потери мощности равны, при Па и :

.

Число Маха с учетом показателя адиабаты:

,

.

Полученная величина не должна превышать допустимого значения

– удовлетворяет данную задачу.

Местная скорость звука на всасывании в компрессор:

Условная скорость рабочего тела во всасывающем клапане:

Необходимая суммарная эквивалентная площадь проходного сечения всасывающего клапана:

Местная скорость звука нагнетательного клапана:

Условная скорость рабочего тела в нагнетательном клапане:

Необходимая суммарная эквивалентная площадь проходного сечения нагнетательного клапана:

Потери мощности на всасывании и нагнетании компрессора:

,

;

Суммарные потери мощности в клапанах ступени

;

;

Выбор клапанов

Клапаны представляют собой перекрывающие органы в газовом тракте цилиндров поршневого компрессора, состоящие из запорных элементов, помещенных между седлом и ограничителем подъема. Клапаны должны обеспечивать: герметичность в закрытом состоянии, минимальное сопротивление протеканию газов, малый объем мертвого пространства, своевременность открытия и закрытия. Для этого необходимо, чтобы массы подвижных частей клапанов были возможно меньшими, усилие пружины оптимальным, а газодинамика наиболее совершенной. Вместе с тем клапаны должны быть взаимозаменяемы и долговечны. Клапаны являются наиболее ответственным элементом компрессора, определяющим надежность и экономичность их работы. Поэтому при проектировании компрессора особое внимание уделяется выбору рационального типа клапанов и определению их параметров.

Выбор клапанов производиться по таблице (Ш2.) [8, стр.42], в зависимости от величины Ф_экв.. Выбираем кольцевой клапан.

Кольцевой клапан состоит из седла с концентрическими кольцами для прохода газа, соединенными радиальными перемычками, кольцевых пластин перекрывающих эти каналы и ограничителя подъема пластин, который также имеет концентрические каналы, сдвинутые относительно каналов седла по диаметру клапана. В ограничителе подъема расположенные пружины, прижимающие пластины к седлу и закрывающие клапан. Весь клапан стянут шпилькой, расположенной в центре. В ограничителе выполнены бурты для направления пластины при ее движении. Для предотвращения поворота деталей друг относительно друга имеется фиксирующий штифт.

С увеличением быстроходности компрессоров возрастают ударные нагрузки в клапанах. При этом, с одной стороны, чаще наступает разрушение пластин, с другой – пластина, ударившись об ограничитель, отскакивает от него и некоторое время совершает колебательные движения между седлом и ограничителем, мешая тем самым проходу газа в клапане. Для смягчения силы удара кольцевые клапаны делают сдвоенными, причем верхнее кольцо находиться со стороны ограничителя, является демпфирующим. Кольцевые клапаны просты в изготовлении, обладают высокой плотностью, сравнительно малым мертвым пространством, позволяют использовать простое устройство для изменения производительности компрессора отжима пластин.

Условное обозначение клапана: ВКТ/НКТ «1»-«2» «3»

• В – всасывающий клапан

• Н – нагнетательный клапан

• К - кольцевой с запорным органом в виде кольца

• Т – точечные пружины

• «1» – посадочный диаметр, мм

• «2» – допустимая разность давления, МПа

• «3» - буквы и цифры указывают конкретные конструктивные изменения

Рисунок 4 – Клапан кольцевой

Таблица 4 - Основные характеристики и размеры клапанов компрессора: