Лекция №3

Обозначим:

P1 – давление газа во всасывающих патрубках;

P2 – давление газа в нагнетательных патрубках;

Vh – объём, описываемый поршнем за один ход, м3

S – ход поршня, м;

F – рабочая площадь поршня, м2.

Рассмотрим процессы, протекающие в левой рабочей камере, начиная с момента, когда поршень находится в наружной мёртвой точке, т. е. наиболее удалён от вала. При движении поршня к валу открывается всасывающий клапан и в рабочую камеру поступает газ из всасывающего патрубка. Заполнение рабочей камеры газом называется процессом всасывания. Всасываемый газ будет иметь давление P1 и температуру Т1. 4-1 – линия всасывания.

Во время движения поршня от внутренней мёртвой точки к наружной объём левой рабочей камеры уменьшается. Всасывающий клапан закрывается. Давление газа в камере увеличивается до величины P2, происходит процесс сжатия. 1-2 – кривая сжатия. При достижении давления в рабочей камере, равного P2, нагнетательный клапан откроется, и при дальнейшем движении поршня газ будет вытесняться в нагнетательный патрубок. 2-3 – линия нагнетания. Таким образом, диаграмма потребительного процесса ограничивается линиями всасывания 4-1, сжатия 1-2, нагнетания 2-3 и линии, соединяющей точки 3 и 4.

Необходимо отметить, что цикл идеального компрессора не является термодинамическим, т. к. в процессах нагнетания и всасывания масса рабочего тела переменная: во время всасывания количество газа в рабочей полости увеличивается, а во время нагнетания – уменьшается.

Объёмная производительность компрессора весьма зависит от внешних условий: температуры всасываемого газа, его давления и влажности, т. е. от его состояния и является параметром, характеризующим компрессор.

 Ею пользуются в качестве политропной величины дожимающих компрессоров.

Производительность компрессора

 Чаще всего производительность измеряется объёмом V1 газа, приведённым к давлению P1 и температуре T1 газа во всасывающем патрубке.

ОСТ 26-12-2032-82.

1.                      Массовая производительность компрессора. Массовый расход газа в принятом контрольном сечении на выходе из компрессора.

2.                      Объёмная производительность компрессора. Объёмный расход газа в принятом контрольном сечении на выходе из компрессора.

3.                      Приведённая производительность компрессора. Объёмная производительность компрессора, пересчитанная на выбранные условия состояния газа.

М3/г, м3/с.

В м3/мин. Производительность, измеренная таким образом, называется производительностью по всасыванию.

Иногда производительность задана в массовых единицах (кг/с, кг/мин или кг/ч).

Массовая производительность зависит от давления и температуры газа на всасывание и не может являться надёжным критерием для оценки качества машины. Например, уменьшение массовой производительности компрессора в летнее время не говорит об ухудшении работы компрессора, а отражает лишь уменьшение плотности всасываемого газа.

Производительность компрессора при теоретическом процессе Vm определяется уравнением

Vm = n0 * F * S = n0Vh,

где Vm –  объёмная производительность компрессора при теоретическом процессе, м3/мин.

N0 – частота вращения вала компрессора в минуту.

F – суммарная рабочая площадь поршня.

Для компрессоров простого действия при количестве цилиндров j и диаметре их ДУ

В компрессорах двойного действия со штоком диаметра dш, проходящим через одну из рабочих полостей,

                                        J

Массовая производительность компрессора при теоретическом процессе m (кг/с), p – кг/м3, Vm – м3/с, определяется уравнением

m =Vm*

где

Работа, затрачиваемая на сжатие и перемещение газа при теоретическом процессе, Zин. складывается из работы всасывания Zвс., сжатия Zсж и нагнетания Zнаг.

Zин = Zвс + Zсж + Zнаг

условимся считать положительной работу, получаемую газом от двигателя, и отрицательной – работу, совершённую газом.

При всасывании газа сила от давления P1, действующего на поршень площадью F, на всём пути направлена по движению поршня S и помогает двигателю вращать вал, т. е. двигатель получает работу от газа.

Для полости A эта работа будет

Zвс = -P1 * F : S = -P1V1

Эта работа отрицательна и на диаграмме выражается площадью                                F = b-1-4-a-b

Работа сжатия будет

Zсж = -

В этом уравнении «минус» перед интегралом потому, что в процессе сжатия объём газа уменьшается, следовательно, приращение его – dv будет отрицательным.

Zсж на диаграмме выражается площадью F = b-1-2-c-b.

pVn = p1V1n p = p1 (V1/V)n - (n	-                                                   1-n         -
p1V1n = p2V2n где Е – степень повышения давления или отношение давлений

СИ.

P1 – Н/м2, V1 – м3, тогда Zпол – Н * м = Дж

Техниг. Система

P1 – кг/м2; V1 – м3; Zпол – кг * м

 

Работа нагнетателя будет

Zнаг = P2 * F * S2 = P2 * V2,

 

где S2 – ход поршня в период нагнетателя.

На диаграмме Zнаг выражается площадью F=c-2-3-a-c.

Подставим величины Zвс, Zсж и Zнаг в выражение Zин.

 

 

 

	Zпол = -p1V1 -
		Zпол (за цикл) =

 

Полная работа за цикл в n раз больше работы, затрачиваемой только на сжатие.

 

Zад =

 

Где K – показатель адиабаты.

Определим работу в изолированном процессе.

При n=1   pV=p1V1	Zиз =   p1V1|lnp|p=p1p=p2  = p1V1(lnp2 - lnp1) = p1V1ln * p2/p1 = p1V1lnE
log = log a – log b	Zизот = p1V1 ln E

 

 

Температура газа в конце сжатия

Пусть имеем начальное состояние газа при p1 и t1. T1 = 273 + t1.

Необходимо сжать газ до давления p2 и определить его температуру t2 или T2. Воспользуемся уравнением состояния.

P1V1 = GRT1                        отсюда   

P2V2 = GRT2

T2 = T1 *

Воспользуемся уравнением процесса

P1V1n = P2V2n                   

 

 

T2 =T1 * E *        = T1 *

-   выражение для конечной температуры.

 

 

Если процесс адиабатический при n = k;

 

 

Для изотермического процесса при n = 1.

T2 = T1 *           = T1

 

 

Если обозначим: