Оглавление:
Одноступенчатый компрессор
- Одноступенчатый компрессор Компрессор представляет собой машину, предназначенную для сжатия различных газов. Компрессоры широко используются в современной технике. Они применяются в химической промышленности, машиностроении, металлургии, железнодорожном, авиационном, газотурбинном оборудовании, холодильниках пищевой промышленности и др.
По конструкции и принципу работы все компрессоры можно разделить на 2 группы: nopumeebie и Турбина (центробежная).Несмотря на различия в принципе сжатия газа в компрессорах и их конструкции, термодинамика процесса сжатия компрессора одинакова для всех типов машин. Процесс работы компрессора описывается тем же уравнением. Поэтому для изучения и анализа процессов, происходящих в любом газовом компрессоре, рассмотрим работу простейшего одноступенчатого компрессора, в котором все явления досконально изучены и проиллюстрированы.
Процесс работы компрессора описывается тем же уравнением. Людмила Фирмаль
Компрессор (рис. 16-1) состоит из цилиндра 1 с полой стенкой, через которую циркулирует охлаждающая вода, и поршня 2, Соединенного через кривошип с электродвигателем или другим механическим рабочим источником mechanism. In в крышке цилиндра специальной коробки расположены 3 клапана всасывания и 4 клапана нагнетания 2.Эти автоматически раскрыты в ударе изменения давления в цилиндре. Рабочий процесс компрессора происходит в 1-оборотном или 2-поршневом ходе вала. Во время хода поршня всасывающий
клапан открывается вправо, и газ, являющийся рабочей жидкостью, поступает в B-цилиндр. Когда поршень движется назад, всасывающий клапан закрывается, и газ сжимается до заданного давления, которое перекачивается в резервуар, из которого сжатый газ направляется потребителю. Затем эти процессы повторяются. Величина конечного давления определяется пружиной, которая крепится к выпускному клапану. Основной целью термодинамического расчета компрессора
- является определение необходимой работы, получение 1 кг сжатого газа и, как следствие, определение выходной мощности приводного двигателя. На рис. 16-1 рассмотрим теоретический одноступенчатый компрессор со следующими допущениями. Геометрический объем цилиндра компрессора будет равен смещению (отсутствие вредного пространства).Отсутствует трение поршня о стенку цилиндра и потеря работы из-за сдавливания клапана. Газ всасывается в цилиндр и перекачивается в резервуар под постоянным давлением.
На схеме показан теоретический показатель процесса получения сжатого газа в компрессоре. 16-2. При движении поршня слева направо открывается всасывающий клапан 3 и цилиндр заполняется газом с постоянным давлением РХ. Этот процесс обозначен линией 0-1 на схеме и называется всасывающей линией. Обратное движение поршня справа налево закрывает всасывающий клапан 3 и сжимает газ. При достижении заданного давления все сжимается. Газ
Этот процесс обозначен линией 0-1 на схеме и называется всасывающей линией. Людмила Фирмаль
выталкивается в накопительный или производственный бак через выпускной клапан 4 из баллона при постоянном давлении р. кривые 1-2 называются «процессами сжатия».Линии 2-3 называются разрядными линиями. Обратите внимание, что всасывающая линия равна 0-1 И, впрыск 2-3 не изображает термодинамический процесс. И это неудивительно, ведь состояние их рабочей жидкости не меняется, только ее quantity. At начало следующего хода поршня, выпускной клапан закрывается слева направо, давление цилиндра
P2 теоретически падает мгновенно, пока plt не откроет всасывающий клапан, затем весь процесс сжатия газа повторяется. Если все процессы обратимы и нет увеличения кинетической энергии газа, то затраченная работа на получение 1 кг сжатого газа (без учета трения) определяется по следующей формуле: И / = «Pit> i-РЛ + § PDV> fi Где p {Oi-работа, выполняемая внешней средой при заполнении баллона газом. p2v2-работа, затраченная на выбросы газов. ] pdv-
работа по сжатию газа. В 1. Г.- .1■1 1 pi 6 * 5 5 «$}….U Рисунок 16-2 п так-Р2 П2 =д (ПВ) Т Два 2, — ■ −2•/ = ^ Я — Д(БС)+ ПДВ] =-\ ВДП. (16-1） Если есть трение, то работа, затраченная на привод компрессора (реальная работа), будет больше теоретической работы на величину работы на силу трения, и< / tr Л р р / д =-Я вап-qtf по>. (16-2） Пирог.」 В этом случае область между линией сжатия и осью ординат представляет собой только часть затраченной работы. В процессе сжатия » если тепло удаляется из сжимаемого газа, то согласно первому закону
термодинамики、 •* ^ д = — (*«- ч-0d с). О6 » 3） Процесс сжатия газа в компрессоре может осуществляться по изотермам 1-2, изоляции 1-2, в зависимости от условий теплообмена между рабочей жидкостью и стенками цилиндров! И политруки 1-2″.Каждый из 3-х процессов сжимается * размер используемого рабочего пространства отличается. При сжатии изотермы 1-2 вы получаете наименьшую площадь. 01230 и самая низкая стоимость работ. Вся энергия, подаваемая в виде работы, удаляется из газа в виде тепла.
Адиабатическое сжатие 1-2 ’дает квадрат до 012′ 30 и самый дорогой piece. In кроме того, вся энергия, подаваемая в виде работы, используется для изменения энтальпии газа. При политропном сжатии величина работы принимает промежуточное значение. 。Чтобы уменьшить работу сжатия, необходимо приблизить процесс сжатия к изотермическому процессу. Поэтому необходимо отводить тепло от сжимаемого газа в цилиндре компрессора. Последнее достигается охлаждением наружной поверхности цилиндра водой. Вода течет через рубашку компрессора, образованную полыми
стенками цилиндра. Охлаждение позволяет сжать газ до более высокого давления, а мощный теплообмен между рабочей жидкостью и стенкой цилиндра позволяет сжать газ политропой средней величины, равной n = 1.18-1.2.При использовании малообъемного компрессора со сжатым газом низкого давления прикрепите ребра к стенкам цилиндров. Ребра обдуваются воздухом для охлаждения стенок цилиндров. * Определение работы привода компрессора. a. In на графике представлен изотермический процесс, работа, затраченная на сжатие газа. 01230 (рис. 16-2). Вся операция
по получению 1 кг сжатого газа * / = Квадрат 4325 + pl. 5216-ПЛ. 4016 < пл. 4325 = p2v2 показывает работу разряда на рисунке. б пл. 4016 = p {они-Работа всасывания, и pl. 5216 = J pdv-работа сжатия. Процесс изотермического сжатия(pl. In 5216), работа определяется по формуле (7-13). пл. 5216 = = = / of = pjpi в pLvx. 」 (= найти const p2v2-P \ VU> = — P2 ^ 2 ″ PA In p2 / p,+ pxv 1 = — PA In(16-4） Работа с приводом от компрессора такая же, как и работа с изотермическим сжатием. Количество отводимого тепла м =я— =— в Р2 / РХ. При обратимом
адиабатическом сжатии работа процесса определяется по формуле (7-16). пл. 5 ′ 2 ′ / 6 = / hell = [- J-Jfo ^ — p^).Работа привода компрессора С =—Пи ^ я) — Пи ^ я)==. L-1 (16-5)） Работа привода компрессора является k-кратной работой сжатия изоляции. Формула(16-5) может быть представлена в другом виде. Степень сжатия процесса изоляции-、 » ЛД И1-П2″ Затем работа над приводом компрессора ИД = — (группы PG2-ПА)—пользовательский интерфейс)—(Р&2 + ПС)+(ПА + » о〜 = «•(16-6)） При адиабатическом сжатии работа привода компрессора равна по абсолютной величине разности энтальпий конца и начала п
роцесса сжатия. Эта формула эффективна как для реального, так и для идеального газа. *. 。Для компрессоров с политропным процессом сжатия работа показана на фиг. 5p2 ’Ch6, следовательно’ 1P = — (p2o2-PA)-II 1 (p-1) 1 (p2p-PA)= [p /(d-1) 1(p2y2- — РА) » •*(16: 7） Работы, необходимые для получения 1 Фактический показатель для одноступенчатого компрессора(рис.16-3) отличается от теоретического (рис. 16-2) главным образом из-за потери дроссельной заслонки во впускном и выпускном клапанах. По этой
причине всасывание происходит при давлении газа в цилиндре, где всасывание ниже давления среды, в которой оно происходит, а впрыск происходит при давлении, превышающем давление в напорной трубе. Эти потери увеличиваются по мере увеличения скорости компрессора. Кроме того, в реальном компрессоре, когда сжатый газ выпускается между крышкой цилиндра и поршнем в его крайнем положении, свободное пространство, называемое вредным
пространством, останется. Объем вредного пространства обычно составляет 4-10% Vh от рабочего объема цилиндра компрессора (рис. 16-3).Когда впрыск сжатого газа закончен(линия 2-3), некоторое количество газа остается во вредном пространстве цилиндра, занимая объем ЦВР. При обратном ходе поршня газ, оставшийся во вредном пространстве, расширяется, и всасывание новой порции газа начинается только тогда, когда давление газа в цилиндре applied. It падает до давления всасывания или давления среды, из которой
происходит газ. Процесс расширения остаточного сжатого газа в опасном пространстве баллона показан на линии 3-0.At в то же время всасывание газа в компрессор начинается только в точке 0, и свежий газ поступает в цилиндр. Объем цилиндра равен Vh-V0 = V. вредное пространство уменьшает количество вдыхаемого газа, тем самым снижая производительность компрессора. Отношение объема V к объему Vh называется объемной эффективностью： Чу= V / Vh. Объемный КПД уменьшается по мере увеличения вредного
пространства, а для некоторых ВБП он может быть равен нулю. При постоянном перепаде давления с увеличением давления сжатия, когда линия сжатия пересекает линию вредного пространства, объемный КПД и производительность компрессора также уменьшаются на пределе, а объемный КПД исчезает. Это явление наглядно показано на схеме. 16-4.In первый случай, когда процесс сжатия 1-2 заканчивается 16-3. 16 4. при давлении Р2 осуществляют впрыск по линии 2-3.Давление в цилиндре уменьшается на линии 3-0,
а в точке 0 всасывания starts. In во 2-м случае, вследствие повышения давления Р2, сжатие прекращается в точке 2 ’и впрыск осуществляется по линии 2 ’-3′. в этом случае количество впрыскиваемого газа стало значительно меньше, чем в первом случае! В 3-м случае, когда давление p2 еще больше увеличивается, сжатие заканчивается на 4U. это заканчивается на пересечении линии сжатия и линии объема вредного space. In этот случай, линия
разрядки G превратится в точку, и свежая часть газа не будет всасываться в цилиндр. ■. 、 I поршень компрессора в процессе работы периодически сжимает одинаковое количество газа без discharging. In в этом случае объемный КПД и производительность компрессора будут равны нулю. Масса газа, поступающего в цилиндр компрессора » дополнительно уменьшается за счет нагрева за счет горячей поверхности цилиндра и удельного объема за счет нагретого
газа, остающегося во вредном пространстве. Уменьшение массового количества газа, всасываемого в цилиндр, за счет увеличения температуры газа представляет собой отношение TJ / Ti, где T1-температура всасываемого газа, а T1-температура газа, нагретого в цилиндре в процессе всасывания. Общее ухудшение производительности компрессора из-за вредного пространства
и газового отопления характеризуется коэффициентом заполнения Я шапку-лоб ’ ^ / л * ’•- Указывает на общетеоретическое исследование приводов компрессоров с вредным пространством. Рисунок 12301 16-4. Чем выше давление сжатого газа, тем ниже производительность компрессора, поэтому невозможно получить газ высокого давления в 1 cylinder. In кроме того, при высоком давлении сжатия температура будет выше. 16-5-й тур газа может превышать температуру
самовоспламенения смазки в цилиндре, что недопустимо. Обычно для сжатия газа до давления 6-10 бар и более используют 1-ступенчатый компрессор. (16-10)） Центробежные нагнетатели (турбины и осевые компрессоры) отлиты от поршня на высокой скорости с непрерывной работой. Рост движения рабочей жидкости. Центробежный компрессор состоит из следующих основных частей (рис.16-5): входной патрубок/, рабочее колесо 2,диффузор 3,выходной патрубок 4.Газы под действием центробежной силы поглощаются
диффузором, где они сжимаются до требуемых значений. Сжатие осуществляется путем замедления потока газа. R \Работа 1?Тепло отводится и создает поток газа через нагнетатель (?). Th тепло не входит в qR).Состояние потока на входе определяется параметром p1e tlf 01e . на выходе, характеризуемом параметрами P2> vg и a> 2, основные уравнения течения принимают вид: / д =-(ч-ч) — с-Ш])/ 2] + ’•
Если разница в кинетической энергии потока на входе и выходе компрессора невелика, и ее можно игнорировать, то、 =-（* ’»-» 1-<7дб Эта формула совпадает с формулой поршневого компрессора. — Форма уравнения первого закона термодинамики газового потока имеет вид’. Рисунок 16.6 п * Пирог. / D выражение к значению-1)’ >тъ! Ту =(pjqffl -«*、 От (Р2 / РІ) −1 среднее значение политропии / г определяется пара -.Счетчики газа в начале и конце компрессии. Фактическая работа неохлаждаемого привода компрессора /д = ^ / „площадку」 Или / г — \ К /(К-1) 1 РТ±(Р2 / рl) {П-Л)/ Н-LB1 в(16-13） Если
известен условный показатель политропности фактического процесса сжатия, то можно определить фактическую работу привода неохлаждаемого компрессора. — 7B схема (рис. 16-6) 7D, pl. 3456, и “ теоретическая работа/ Т-ПЛ.2457 (действует только для идеального газа)». в охлаждаемых компрессорах недостаточно знать значение политропного индекса n, так как один и тот же политропный индекс соответствует различным значениям при наличии отвода тепла.
Активная мощность, потребляемая приводом компрессора, определяется по следующему уравнению: Нq = / л / у / LtsLmegPnash О6 ″ 14） Где 1Р — «сжатие политропного газа, Дж / кг \ т-Мощность 2-го компрессора m = VHp»(где Vu-объемная мощность в нормальном состоянии, а м3 / с \ rn-плотность газа в нормальном состоянии); t] КПД компрессора, оснащенного политропным сжатием газа. Т | мех-механический КПД, учитывающий потери на трение. R) nap-заполнение k, p. d.
Смотрите также:
Решение задач по термодинамике
| Абсолютная влажность, влагосодержание и относительная влажность воздуха | Многоступенчатый компрессор |
| Плотность, газовая постоянная и энтальпия влажного воздуха | Краткие исторические сведения |
