Характеристики теоретического поршневого компрессора

 

Основными характеристиками холодильного поршневого компрессора являются: производительность, потребляемая мощность и холодильный коэффициент.

Объёмная производительность:

 

где,

– ход поршня;

– число цилиндров;

частота вращения коленчатого вала, ;

Производительность – это количество (объём) пара, прошедшее через компрессор в единицу времени.

Теоретическая массовая производительность:

 

,

где,

-удельный объём всасываемого пара;

Холодопроизводительность компрессора:

 

, (Вт),

где,

удельная холодопроизводительность цикла;

Холодопроизводительность компрессора – это величина условная. Это холодопроизводительность холодильной машины, в составе которой работает данный компрессор.

Теоретическая мощность компрессора:

 

, Вт

где,

удельная работа компрессора;

 

где,

показатель адиабаты сжатия;

Удельную работу компрессора можно найти из диаграммы:

 

 

Теоретический холодильный коэффициент:

 

 

Действительный поршневой компрессор

 

Рабочие процессы в действительном компрессоре значительно отличаются от теоретического компрессора. На работу действительного компрессора оказывают влияние ряд факторов, которые с одной стороны уменьшают объемную производительность, с другой стороны повышают потребляемую мощность.

Основные факторы следующие:

1. Наличие “мертвого” объёма.

В действительном компрессоре между поршнем и клапанной доской всегда существует некоторый зазор, который называется линейным мертвым пространством. Этот зазор необходим для компенсации тепловых расширений деталей компрессора, а также для исключения удара поршня о клапанную доску. Обьем между клапанной доской и поршнем называется вредным или “мертвым” объемом. В нем всегда находится часть пара, не участвующая в работе компрессора.

Утечки и перетечки пара.

Утечки пара имеют место в неплотностях клапанов. При сжатии и всасывании часть пара проходит через зазоры между пластиной клапана и седлом.

Перетечки возникают через неплотности между цилиндром и поршнем, через замки поршневых колец. В этом случае часть пара из полости нагнетания перетекает в полость всасывания.

Подогрев пара в компрессоре.

При работе компрессора температура всасывания пара измеряется перед компрессором во всасывающем трубопроводе. Двигаясь по полости всасывания компрессора, пар соприкасается с теплым маслом, со стенками картера, с поверхностью цилиндра и т. д. При этом всасываемый пар подогревается. В результате чего увеличивается удельный объём пара и уменьшается массовая производительность:

Ga=Vт/ вс

Гидравлические потери в клапанах.

В холодильных компрессорах всасывающий и нагнетательный клапаны самодействующие, т.е. открываются за счет разности давлений, закрываются под действием пружин. Чтобы клапан открылся необходимо преодолеть сопротивление пружин, для этого затрачивается дополнительная энергия.

Пульсации давлений.

В поршневом компрессоре происходят периодически процессы всасывания и нагнетания, т.е.пар всасывается и выталкивается через определенный промежуток времени, поэтому во всасывающем и нагнетательном трубопроводах возникают пульсации потоков, что приводит к увеличению гидравлических потерь в трубопроводах.

Трение.

В действительном компрессоре расходуется дополнительная энергия на преодоление сил трения. В цилиндро-поршневой группе, в кривошипно-шатунном механизме, в масляном насосе, в коренных подшипниках.

Не идеальность холодильного агента.

В действительности сжимаемый холодильный агент содержит различные примеси: смазочное масло, воздух, водяной пар, продукты разложения и т.д. Поэтому процесс сжатия не адиабатный, а политропный.

Теплообмен в цилиндре.

Процессы сжатия и расширения в цилиндре протекают очень быстро. Всасываемый холодный пар нагревается за счет теплообмена со стенками цилиндра. При этом стенки цилиндра охлаждаются. При сжатии пар нагревается и передает теплоту стенкам цилиндра. Эти процессы значительно влияют на коэффициент политропы сжатия и расширения.

Некоторые процессы, влияющие на рабочий цикл компрессора можно проследить по индикаторной диаграмме действительного компрессора (рисунок 2).

Рисунок 2 – Индикаторная диаграмма действительного поршневого компрессора.

Мертвый объём.

После процесса нагнетания в мертвом объёме остается часть пара при давлении сжатия. Процесс всасывания в действительном компрессоре начнется только тогда, когда в цилиндре давление уменьшится до давления ниже, чем давление всасывания. Для уменьшения в цилиндре давления пара, который остался в мертвом объёме, осуществляется процесс обратного расширения 3д-4д. Таким образом, всасывающий клапан открывается не сразу в точке ВМТ, а после прохождения поршнем некоторого пути (т.3д).