Последовательность выполнения

Лабораторная работа №2. Индикаторная диаграмма процесса сжатия воздуха в компрессоре при одноступенчатом сжатии

Цель работы: экспериментальная запись диаграммы сжатия воздуха в компрессоре, сопоставление полученных данных с теоретическими сведениями.

Теоретические сведения

Параметры газа давление – p, объём – v и температура – Т взаимосвязаны. Характер этой связи выражает уравнение состояния рабочего тела, которое имеет вид:

, где

— давление, Па

V— объём, м³

— масса газа, кг

— универсальная газовая постоянная, Дж/кг×К

— абсолютная температура, К.

При изменении хотя бы одного параметра газа состояние системы также будет изменяться. Совокупность изменяющихся состояний газа представляет собой термодинамический процесс. В расчетах компрессоров используются только равновесные термодинамические процессы, т. е. процессы, состоящие из непрерывной последовательности равновесных состояний, которые характеризуются, в частности, одинаковой температурой и одинаковым давлением во всей системе (в нашем случае — в объеме рабочей полости цилиндра).

Различают несколько видов простейших термодинамических процессов: изотермический, изобарный, изохорный, адиабатный, политропный. Для каждого типа процесса характерны свои закономерности изменения состояния, т. е. параметров газа. Изучение закономерностей изменения состояния газа изложено в материал курса технической термодинамики. Напомним, что все уравнения технической термодинамики, справедливы для постоянного количества (неизменного в течение процесса) газа и что изотермический, адиабатный и изобарный процессы, которые часто используются в теории поршневых компрессоров, являются частным случаем политропного процесса.

В теории компрессорных машин обычно работу считают положительной при уменьшении объема газа, т. е. когда работа подводится к газу. В самом деле, цель компрессора — сообщить газу энергию. Поэтому при использовании зависимостей термодинамики следует учитывать применяемое в теории компрессоров правило знаков для работы.

Теоретическая диаграмма процесса работы одноступенчатого компрессора показана на рисунке 2.1. Поскольку в конструкции компрессора всегда присутствует некоторый объем газа, который не вытесняется из поршневой полости, то процесс работы состоит из двух изобарных процессов и двух политропных. В случае высокой частоты работы компрессора (быстрого сжатия газа в поршневой полости) политропные процессы близки к адиабатическим. Адиабатическое изменение состояния тела можно осуществить обратимым образом, если поместить тело в теплоизолирующую оболочку, а внешнее давление при изменении состояния тела поддерживать строго равным давлению самого тела. Наиболее простым примером обратимого адиабатического процесса является расширение (или сжатие) газа, находящегося в теплоизолированном цилиндре, при достаточно медленном перемещении нагруженного поршня. При этом, объем камеры, из которого не вытесняется газ (вредный объем) обозначен . Объем камеры, из которого вытесняется газ за один полный ход поршня, обозначен . Давление нагнетания обозначено , давление всасывания - .

Рис. 2.1. Диаграмма процесса работы

При движении поршня изменяется объем рабочей полости цилиндра, изменяется и давление газа в этой полости. Изменение давления газа в рабочей полости можно изобразить графически в виде зависимости от положения поршня, т.е. от объема рабочей полости цилиндра. Принято графическую зависимость давления газа в рабочей полости цилиндра от положения поршня или от объема рабочей полости называть индикаторной диаграммой. Обычно по горизонтальной оси откладывают в масштабе перемещение поршня от ВМТ, а по вертикальной – давление газа в рабочей полости.

а) б)

Рис. 2.2. Виды индикаторных диаграмм компрессора

Известно, что перемещение поршня однозначно связано с углом поворота коленчатого вала. Иногда индикаторную диаграмму строят в координатах р – φ, где φ — угол поворота коленчатого вала (кривошипа). Таким образом, следует различать два вида индикаторных диаграмм поршневого компрессора: свернутую и развернутую (рис. 2.2). Первая (а) — это графическое изображение изменения давления внутри цилиндра в зависимости от положения поршня, т. е. от текущего объема рабочей полости; вторая (а) — графическое изображение изменения давления газа в рабочей полости цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала, т.е. от времени. За начальный момент отсчета угла поворота коленчатого вала принимают положение кривошипа, соответствующее положению поршня в ВМТ. Развернутая индикаторная диаграмма может быть перестроена в свернутую, и наоборот.

Большее распространение получила свернутая индикаторная диаграмма, так как площадь диаграммы, построенной в координатах р – V, пропорциональна работе.

Для изучения процесса одноступенчатого сжатия в работе стенда используется вторая ступень компрессора. В этом случае, геометрические характеристики рабочей камеры имеют следующие значения: = 9,6см³, =159,3 см³.

Работа с ТЦПМ

Последовательность выполнения

1. Включить электропитание стенда тумблером «Питание системы управления». Включить ноутбук.

2. Запустить программу «ТЦПМ измерения».

3. Перевести ручку трехходового крана КР1 в положение «влево», открыть кран КР2, закрыть кран КР3.

4. Включить приводной двигатель компрессора.

5. Установить частоту питания электродвигателя вращая ручку потенциометра на панели управления частотным преобразователем равной 50 Гц.

6. В программе «ТЦПМ измерения» выбрать подпункт «Индикаторные диаграммы», установить флажок «Вторая ступень».

7. Регулируя дроссель ДР установить давление в ресивере равным 200-250 кПа.

8. Записать в таблицу 2.2.1 значение давления в ресивере и частоты вращения вала компрессора , подачи компрессора , сохранить индикаторную диаграмму в файл, имя файла записать в таблицу 2.2.1.

9. Повторить действия по п. 7 и 8 для следующих значений давления в ресивере: 300-350 кПа, 400-450кПа, 500-550кПа, 600-650кПа.

10. Полностью открыть дроссель ДР.

11. Установить частоту питания электродвигателя вращая ручку потенциометра на панели управления частотным преобразователем равной 35 Гц.

12. Повторить действия по п. 7-10.

13. Выключить приводной электродвигатель компрессора.

14. Закрыть программу «ТЦПМ измерения».

15. Выключить питание системы управления стенда и ноутбук.

16. Рассчитать по имеющимся геометрическим характеристикам рабочей камеры параметры теоретического цикла работы компрессора для всех измеренных режимов.

17. Сравнить полученные экспериментальные результаты с расчетными. Сделать выводы.

Таблица 2.2.1. Результаты измерений

№	кПа	, об/мин	, л/мин	Имя файла

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 211; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!