Общие сведения. Компрессор – это машина для сжатия и подачи газов и паров

Компрессор – это машина для сжатия и подачи газов и паров. Компрессоры применяются в наддуве дизелей, в пневматическом приводе тормозов тракторов и автомобилей, в приводе пневмоинструментов, в холодильных установках, в газотурбинах и реактивных двигателях, в строительстве, металлургии, нефтехимии и других отраслях производства.

Рассмотрим процессы в одноступенчатом поршневом компрессоре (рисунок 1.1).

В теоретическом компрессоре принимаются следующие упрощения:

- вытеснение газов из цилиндров происходит полное, при этом отсутствует зазор между поршнем и головкой цилиндра и не остается «вредного» объема (V_о=0);

- нет потерь давления в клапанах, процессы всасывания и нагнетания идут по линии 4-1 и 2-3;

- утечки через зазоры и силы трения отсутствуют.

В теоретическом компрессоре без охлаждения цилиндра процесс сжатия протекает по адиабате 1-2’. При идеальном охлаждении цилиндра - по изотерме 1-2’’. Обычно цилиндр охлаждается потоком воздуха или воды, тогда процесс сжатия протекает по политропе 1-2.

На приводе компрессора при политропном сжатии затрачивается работа W (заштрихованная площадь диаграммы). Минимальная работа затрачивается при изотермическом сжатии (1-2’’). Максимальная - при адиабатном сжатии (1-2’).

Работу на привод теоретического компрессора можно определить (рисунок 4.1 б)

(4.1)

После преобразования формулы (1.1) для политропного сжатия

(4.2)

для адиабатного сжатия

(4.3)

для изотермического сжатия

(4.4)

В реальном компрессоре между поршнем и головкой цилиндра имеется зазор, в котором остается «вредный» объем сжатого газа (рисунок 1.1 в). V₀=4…10% от рабочего объема V_в. Расширение газа, осттавшего во «вредном» объеме (процесс АВ) уменьшает объем впускаемого газа до величины V_вс. Утечки газов через зазоры уменьшают подачу компрессора.

Коэффициентом наполнения (подачи) называется отношение объема поступившего газа к рабочему объему цилиндра

(4.5)

Для поршневых компрессоров h_v=0, 65…0, 85.

Объемная подача (V₁) компрессора оценивается по объему газа, которая подается в ресивер (потребителю) за единицу времени и приведен к параметрам на впуске.

Рисунок 4.1 Схема (а), диаграммы теоретического (б) и реального (в) поршневого компрессора. Массовая подача газа на впуске и нагнетании (если пренебречь утечками через зазор поршень – цилиндр) определяется: (4.6) где P1 – давление на впуске, Па; R – газовая постоянная, Дж/(кг× К); T1 – температура на впуске, К. Качественной характеристикой компрессора является степень повышения давления b=Р2/Р1 .

Для одноступенчатого поршневого компрессора b =4…8.