Компрессор. Общие сведения. Индикаторная диаграмма реального компрессора. Идеальный одноступенчатый компрессор. Работа компрессора, влияние характера процесса на работу компрессора.

Компрессор - машина, предназначенная для сжатия и перемещения газов и паров.

Компрессоры классифицируют по следующим признакам.

По роду сжимаемой среды: воздушные, газовые, паровые.

По принципу действия:объемные - поршневые, ротационные; лопастные - осевые, центробежные;

По степени повышения давления:компрессоры низкого, среднего и высокого давления; или вентиляторы, нагнетатели и собственно компрессоры. Кроме того, компрессоры классифицируют по конструктивным признакам (число и расположение цилиндров, число ступеней сжатия), наличию системы охлаждения и т. д.

Одноступенчатый поршневой компрессор, схематическое устройство которого изображено на рис, состоит из следующих элементов:

1 - цилиндр;

2 - поршень;

3 - впускной клапан;

4 - выпускной клапан;

5 - система охлаждения цилиндра;

6 – кривошипно-шатунный механизм.

 

Цикл идеального компрессора представлен на рис. в рV - координатах. Он состоит из следующих процессов:

4-1 - заполнение цилиндра при давлении р1;

1-2 - сжатие газа до требуемого давления р2;

2-3- выталкивание сжатого газа через выпускной клапан

Клапаны в компрессорах обычно открываются автоматически при достижении заданного давления. Линия всасывания 4-1 и нагнетания 2-3 не являются термодинамическими процессами, т. к. состояние рабочего тела на этих линиях остается постоянным, а изменяется лишь количество рабочего тела.

 

При сжатии по изотерме работа сжатия меньше, чем при сжатии по политроне или адиабате. Для приближения процесса сжатия к изотермическому применяют охлаждение компрессоров (обычно водяные).

В реальных поршневых компрессорах всегда имеется вредное пространство, определяемое объемом между крышкой цилиндра и поршнем, находящимся в верхней мертвой точке.

Часть газа, оставшаяся в вредном пространстве, при движении поршня от верхней мертвой точки вниз, расширяется. Поэтому полезный рабочий объем цилиндра уменьшается.

Если V_h - рабочий объем цилиндра;V₀ - объем вредного пространства, то

Vд = V_h-V₀ - действительный объем всасывания.

При повышений давления величина действительного объема всасывания уменьшается и в пределе может достигнуть нуля.

Компрессор. Общие сведения. Необратимое сжатие в компрессоре, адиабатный и изотермный КПД компрессора. Влияние вредного пространства на работу компрессора. Объемный КПД компрессора.

 

Компрессор – устройство, предназначенное для непрерывного получения сжатого газа. По принципу сжатия компрессоры можно разделить на две группы:

1. газ засасывается в пространство компрессора, за счет механической работы сжимается в нем в ходе уменьшения занимаемого газом пространства, выталкивается в резервуар высокого давления - ресивер (поршневые, шестеренчатые, ротационные и др.)

2. сжимаемому газу прежде сообщается некоторое количество кинетической энергии, а затем кинетическая энергия потока газа в ходе торможения потока превращается во внутреннюю энергию сжатого газа (турбокомпрессоры, аксиальные компрессоры, эжекторы).

 

Одно из крайних положений поршня в цилиндре называется верхней мертвой точкой (ВМТ), другое - нижней мертвой точкой (НМТ). Вращательное движение двигателя компрессора, преобразуется в возвратно - поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма. Пространство цилиндра между его крышкой и поршнем, находящемся в ВМТ, называется вредным объемом компрессора (Vвр). Пространство цилиндра между его крышкой и поршнем, находящемся в НМТ, называется объемом цилиндра компрессора (Vц). Пространство цилиндра между положением поршня в ВМТ и положением поршня в НМТ, называется рабочим объемом цилиндра компрессора (Vh). Обычно Vвр = (0,04÷0,1)Vh. Очевидно соотношение между указанными объемами компрессора V_ц= V_h+ V_вр.

Aдиабатный и изотермный КПД

В действительности на работе компрессора сказывается не только влияние вредного объема, но и трение газа, и изменение давления газа при всасывании и удалении его из цилиндра.

На рис.1.85 приведена реальная индикаторная диаграмма. На линии всасывания из-за неравномерного движения поршня, инерции пружины и клапана, давление газа в цилиндре колеблется и оказывается ниже начального давления газа р1. На линии выталкивания газа из цилиндра по тем же причинам давление газа оказывается большим конечного давления р2. Политропическое сжатие, реализуемое в охлаждаемых компрессорах, сравнивается с обратимым изотермическим сжатием с помощью изотермического к.п.д. ηиз = lиз/lкп.

Адиабатное необратимое сжатие, реализуемое в неохлаждаемых компрессорах, сравнивается с адиабатным обратимым сжатием с помощью адиабатного к.п.д. ηад = lад/lка.

Для различных компрессоров величина изотермического к.п.д колеблется в пределах ηиз = 0,6÷0,76; величина адиабатного к.п.д - ηад = 0,75÷0,85.