teplotekhnika (852911), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Поэтомудавление рІ обеспечивается лишь в точке І, вследствие чего наблюдаетсяпотеря рабочего объема, равная АУ* = У'І - У'І.Отношение объемов У; и У', характеризующее уменьшение объемавсасываемого воздуха из-за гидравлических потерь при всасывании, назы вается коэффициентом давленияхр= щ/и'.(15.45)Произведение объемного коэффициента на коэффициент давленияназывается инди каторным коэффициентом всасывания[вс = мер.(15.46)Коэффициент эффективности всасывания может быть представлентакже в виде произведения двух частных коэффициентов подогрева А., игерметичности ХГ:хзф = мг.(15.47)359На индикаторной диаграмме объем У; не отражает снижения производительности действительного компрессора по сравнению с идеальнымвследствие повышения температуры воздуха в период всасывания от горячих поверхностей.
Уменьшение массы газа в цилиндре в результате повышения температуры характеризуется коэффициентом подогрева ХГКоэффициент герметичности ХГ характеризует снижение производительности компрессора в результате утечек через неплотности в поршневых кольцах, клапанах и сальниках.Коэффициент эффективности всасывания Жэф зависит от конструкции компрессора, степени его изношенности, соблюдения правил эксплуатации и колеблется в пределах 0,8-0,95.Зная коэффициент подачи компрессора Ж, можем найти действитель-ный объем всасываемого воздухаи, = щ, = [1 - а›|3'/п - опрыгц,(15.48)и производительность компрессора, мин",У= г/,іп = [1 - (1031/п - 1)]жрыго,25по2$іп,(15.49)где і- число всасывающих полостей компрессора; в компрессорах простого действия і= І; п - частота вращения вала компрессора, мин-Н В диаметр цилиндра, м; Ѕ - ход поршня, м.Мощность, затрачиваемая на сжатие воздуха в цилиндре реальногокомпрессора, называется индикаторной.
Ее находят по индикаторнойдиаграмме, снятой с компрессора, используя следующую формулу:ГЅпМ.' = .____,р' 60.103(15.50)где р,- - среднее индикаторное давление, определяемое по индикаторнойдиаграмме (такое постоянное давление, при действии которого на пор-шень, за один его ход совершается работа, равная работе полного циклакомпрессора), Па; Р- площадь поршня, м2.По (15.50) вычисляют мощность, кВт, компрессора простого дейст-вия. В компрессорах двойного действия мощность определяют для каж-дой полости цилиндра, а затем полученные величины складывают.Мощность на валу компрессора называется эффективной, она боль'ше индикаторной на величину механических потерь:~,=_',лмМ.(15.51)где пм - механический КПД компрессора, у современных поршневыхкомпрессоров при номинальной нагрузке цм = 0,85 + 0,9.360Механический КПД зависит от индикаторной мощности, т.е.
нагрузки машины:Міпм =__М;1~,_~,.+~,р =1+/\/тр/1\/,~'(15.52)где А/Тр - мощность, расходуемая на преодоление сил трения.С понижением нагрузки компрессора механический КПД уменьшается.При отсутствии индикаторной диаграммы мощность, потребляемуюкомпрессором, определяют расчетным путем. В этом случае не учитывают вредное пространство, поскольку оно не оказывает заметного влияния на мощность, расходуемую компрессором, так как работа, затраченная на сжатие в нем воздуха, в значительной степени возвращается впроцессе расширения.
Работу идеального компрессора при изотермическом, адиабатном и политропном сжатиях рассчитывают по формулам,приведенным в гл. 3.Степень совершенства компрессорных машин нельзя оценивать термическим КПД, так как их рабочий процесс не является термодинамически замкнутым. Эффективность работы различных компрессоров оценивают по относительному термодинамическому КПД, характеризующему степень приближения действительного рабочего процесса к идеаль-ному. В качестве идеального процесса сжатия в охлаждаемых компрессорах применяется изотермический процесс, как потребляющий наименьшую работу.В связи с этим вводится понятие изотермического КПД компрессора,равного отношению работы (мощности), потребляемой идеальным изотермическим компрессором Ьиз, к индикаторной работе (мощности) 1,1,потребляемой в действительности,11из=(15.53)І'из/Ьі= “из/МгМощность, кВт, расходуемую идеальным компрессором с изотермическим сжатием,Рм"3 =р]~||п_2РІ60-103=рІутіпІпЩбою3РІ,(1554)где р, - давление всасываемого воздуха, Па; Утіп - производительностькомпрессора, м3/мин.По величине изотермического КПД судят об индикаторных потерях вкомпрессоре, вызванных несовершенством процессов сжатия и расширения, потерями в клапанах, утечками воздуха и т.д.361“из0,750,70Рис.
1 5.21 . Зависимость цм =[(В)0,650,6012з4зввИзотермический КПД существенно зависит от степени повышениядавления В. Такая зависимость для хорошо охлаждаемых компрессоровпредставлена на рис. 15.21.Как видно из рис. 15.21, максимальное значение изотермическогоКПД достигается при В = 3. При меньших значениях В он начинает резко падать, что объясняется ростом относительных потерь энергии в клапанах.
Это одна из основных причин нецелесообразности примененияпоршневых компрессоров при малых степенях повышения давления В.При В > 3 изотермический КПД пт также снижается, однако, в меньшей степени.Мощность на валу компрессора оценивают по величине полного изотермического КПД, учитывающего индикаторные и механические потеРИ,тІизл=пизпм=Миз/Ме'(15'55)Мощность на валу реального компрессораРІ утіп “1%^'с =__.вочозцтцм( 15.56 )Если поршневой компрессор приводится во вращение через ременную передачу, то КПД всей компрессорной установкипкуст =пи3пмпп9(1557)где пп - КПД ременной передачи.У большинства современных воздушных компрессорных установокКПД изменяется в пределах от 0,45 до 0,65.Предел сжатия в одной ступени поршневого компрессора.
Предельнаястепень повышения давления В в одной ступени компрессора зависит отобъема У вредного пространства и допустимой температуры воздуха вконце сжатия.На рис. 15.22 приведена индикаторная диаграмма компрессора, накоторой давление всасывания рІ постоянно, а давление в конце сжатия р2все время повышается (от р2 до р'2 и р”2). С его повышением уменьшаетсяколичество воздуха, подаваемого в напорную магистраль, и увеличивает362рл 2п_3иРис. 1 5.22. Схема для определе-ния степени повышения давленияВ в одной ступени поршневогокомпрессораг16`4'И.Іїви7ся количество воздуха, остаюшегося во вредном объеме компрессора.При достижении давления р; линии сжатия и расширения сливаются иподача воздуха в напорную магистраль прекращается.
Полученная вэтом случае степень повышения давления В является предельной, а объемный КПД компрессора равен нулю.Предельная степень повышения давления В может быть найдена из(15.44) при Д, = 0:1- (1031/п -1›= о,(15.58)откудаІІВ = (і +1) .а(15.59)Для получения высоких давлений воздуха применяют многоступенчатое сжатие с охлаждением его после каждой ступени в специальномхолодильнике. Термодинамические основы многоступенчатого сжатиявоздуха в компрессоре были рассмотрены в гл. 3.Число ступеней т, необходимое для достижения заданного конечного давления, принимают в следующих пределах:1,3-153,5-40,5-3р, МПа ...........
до 0,622-33-4т ................ІПри увеличении числа ступеней компрессора сжатие воздуха все более приближается к изотермическому процессу, при этом дополнительная экономия работы, достигаемая введением новой ступени, снижается.'Ійпы многоступенчатых поршневых компрессоров. Двухступенчатаякомпрессорная установка с промежуточным холодильником (рис. 15.23)состоит из воздушного фильтра 1, компрессора с двумя цилиндрами 2 и5, электродвигателя, промежуточного холодильника 3, масловлагоотделителя 4и ресивера 7.363Рис.
15.23. Схема компрессорной установки с двухступенчатым поршневым компрессоромАтмосферный воздух через воздушный фильтр поступает в цилиндрпервой ступени большого диаметра. В нем воздух сжимается от давлениярІ до давления р2. Температура воздуха при этом повышается от І, до 12.Сжатие воздуха в цилиндре компрессора в зависимости от интенсивно-сти охлаждения протекает по политропе с показателем п = 1,25 + 1,35. Изцилиндра первой ступени сжатый воздух поступает в промежуточныйхолодильник, где охлаждается при постоянном давлении до начальнойтемпературы ІІ.Промежуточный холодильник обычно выполняется в виде трубчато-го теплообменного аппарата с водяным охлаждением.
В компрессорныхустановках небольшой производительности холодильники располагаются на цилиндровом блоке компрессора, а в установках большой производительности изготовляются в виде отдельных аппаратов. Охлажденныйвоздух из холодильника подается во влагомаслоотделитель, где он очищается от капелек влаги и масла. Принцип работы влагомаслоотделителя основан на инерционном сепарировании водяных и масляных капельза счет петлеобразных поворотов потока воздуха или его центробежногодействия.
Охлажденный и очищенный воздух направляется в цилиндрвторой ступени компрессора меньшего диаметра. Здесь он сжимается додавления р3 с повышением температуры до 12.Из цилиндра второй ступени воздух через обратный клапан 6 посту-пает в ресивер. Назначение ресивера - уменьшать колебания давлениявоздуха во внешней сети, возникающие в результате периодической подачи воздуха компрессором. Кроме того, ресивер служит для отделениямасла и влаги от воздуха, для чего его оборудуют специальными устрой. ствами.Объем ресивера УР, обеспечивающий хорошее сглаживание колебаний давления, определяют по эмпирической формуле364Рис. 15.24. Схема двухступенчатого компрессора прямоточного типа с дифференциальнымпоршнему, =(о,1 + о,2›1/т іп'ГІ/×`\_(_\___\\ГІ*р_2 _..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
