Одноступенчатый компрессор

Различные по конструкции компрессоры характеризуются одинаковыми по сути термодинамическими процессами. Поэтому для исследования и анализа процессов, протекающих в любом компрессоре достаточно рассмотреть работу наиболее простого одноступенчатого поршневого компрессора.

Схема одноступенчатого компрессора с Р-V и Т - S диаграммами цикла приведена на рис2.

Рис. 7. Диаграммы циклов одноступенчатого компрессора.

1- цилиндр, 2 –поршень, 3—охлаждающая рубашка, 4-нагнетательный клапан, 5-впускной клапан.

ВМТ-верхняя мертвая точка, НМТ-нижняя мертвая точка.

Объём цилиндра между ВМТ и НМТ – рабочий объем компрессора,

Надпоршневой объём цилиндра при положении поршня в ВМТ называется мертвым объёмом – V_О. V_О = (0, 04 0, 1) V_h.

При движении поршня 2 от ВМТ к НМТ (нагнетательный клапан 4 закрыт) воздух сжатый в (V₀) расширяется (3-4) Р-V – диаграммы. В точке 4 давление Р₁ = Р₀ открывается впускной клапан 5 и происходит всасывание воздуха в цилиндр. Всасывание продолжается до НМТ (линия 4-1) Р-V диаграммы. В точке 1 впускной клапан закрывается и процесс всасывания прекращается. При обратном движении поршня от НМТ к ВМТ происходит сжатие воздуха с повышением давления до Р₂ процесс (1-2^/) диаграммы. В точке 2^/ открывается нагнетательный клапан 4 и происходит выталкивание воздуха под давлением Р₂ в воздушный рессивер -линия (2-3) диаграммы.

КПД компрессора

(33)

По мере увеличения давления Р₂ () уменьшается количество поступающего в цилиндр воздуха (4^///-1 4^//-1 4^/-1) объемный КПД снижается а, температура увеличивается.

Для идеального компрессора

Принимается величина мертвого объёма V₀ = 0

1-2; 1-2^/; 1-2^// - процессы сжатия;

2-3 - процесс нагнетания;

4-1 - процесс всасывания.

Работа сжатия воздуха (L_к)

L_к = L_2-3 +L_1-2 –L_4-1

где: L₂₃ = Р₂V_2, L₄₁ = P₁V_1,

т.к. сжатие процесс политропный и к = n то работа одноступенчатого компрессора при различных процессах равна:

L_k = nP₁V₁ - при политропном процессе;

L_к = кP₁V₁ - при адиабатном процессе;

L_к = Р₁V₁C_n(P₂/P₁) - при изотермическом процессе.

На Р-V диаграмме (рис.7) в точке 1 для сравнения совмещены 3 термодинамических процессов.

1-2^/ - адиабатный

1-2 - политропный (воздух охлаждается, но так, что температура все таки увеличивается).

1-2^/ - изотермический (Т = const вследствие интенсивного охлаждения цилиндра)

Из сравнении видно, что за счет охлаждения можно уменьшить работу расходуемую на сжатие (однако на практике это не удается т.к. процесс сжатия является политропным процессом с показателем политропы к= п = 1.

Литература. Основная /3/ 219-298 стр.

Дополнительная

Контрольные вопросы:

1. Какая машина называется компрессором?

2. Дать описание одноступенчатого компрессора.

3. Какие процессы возможны при сжатии газа в компрессоре?

4. Что такое вредное пространство?

5.По чему применяют многоступенчатые компрессоры.

6.Определение работы на привод многоступенчатого компрессора.

7.Что дает многоступенчатое сжатие по сравнению с одноступенчатым?.