Основные допущения для идеального компрессора
Лекция 4. Идеальный поршневой компрессор
Цель: На примере идеального поршневого компрессора проследить характер протекания основных процессов в поршневом компрессоре, используя основные зависимости термодинамики. Уметь определять главные технические характеристики идеального поршневого компрессора, такие как производительность, работа, мощность, температура сжатого воздуха, считая в первом приближении, что такие же значения будут иметь место в действительном компрессоре. Необходимо научиться строить индикаторные диаграммы идеального компрессора и уметь использовать их для анализа и практических выводов для принятия технических решений по повышению экономичности действующих компрессоров.
Схемы одноступенчатого поршневого компрессора
Поршневой компрессор - объемная машина, у которой всасывание, сжатие и вытеснение газа производится поршнем, перемещающимся в цилиндре возвратно - поступательно (рис. 8).
Во многих отраслях промышленности нашли распространение поршневые компрессоры с приводом от электродвигателя. В этих машинах преобразование вращательного движения вала двигателя в возвратно-поступательное движение поршня происходит при помощи кривошипно-шатунного механизма, состоящего в общем случае из вала с кривошипом, шатуна и крейцкопфа (ползуна) (рис. 8).
В ряде конструкций ползун (крейцкопф) отсутствует и его назначение - спрямлять движение - выполняет поршень удлиненной формы.
|
|
|
Поэтому различают два конструктивных типа поршневого компрессора - крейцкопфные и бескрейцкопфные.
Рабочая полость бескрейцкопфного компрессора образуется между торцевой поверхностью поршня 7 (со стороны клапанов), поверхностью клапанной коробки вместе с клапанами 3 и 5 и внутренней поверхностью цилиндра 8 (рис. 8 а). Поршень 7 совершает возвратно-поступательное движение. При движении поршня от крайнего левого положения (ВМТ) в цилиндре создается разряжение. Под действием разности давлений всасывающий клапан 5 открывается и газ поступает в цилиндр. Поступление газа в цилиндр продолжается до тех пор, пока поршень не придет в НМТ. В этот момент клапан 5 закрывается. Процесс всасывания заканчивается.
При движении поршня к ВМТ начинает уменьшаться рабочая полость цилиндра, и повышается давление в цилиндре. Происходит процесс сжатия газа. Когда давление в цилиндре превышает давление за нагнетательным клапаном 5, последний под действием разности давлений открывается, и происходит нагнетание газа в нагнетательный патрубок.
а) бескрейцкопфный б) крейцкопфный
1 - коленчатый вал; 2 - шатун; 3 и 5 - клапаны нагнетательный и всасывающий;
4 и 6 - нагнетательный и всасывающий патрубки;
|
|
|
7- поршень; 8 - цилиндр; 9 - шток; 10 - крейцкопф;
11 - направляющие крейцкопфа
Рисунок 8 – Конструктивные схемы
поршневого одноступенчатого компрессора
Цилиндры, в которых рабочие процессы происходят по обе стороны поршня, называются цилиндрами двухстороннего действия. Рабочие процессы в них происходят одновременно в обеих полостях, но они смещены по времени на продолжительность хода поршня. Передача движения от кривошипно-шатунного механизма к поршню осуществляется через шток 9 и крейцкопф 10, который движется в специальных направляющих 11 (рис. 8 б).
Основные допущения для идеального компрессора
Газодинамические процессы в идеальном поршневом компрессоре очень сложны. С целью упрощения рабочего процесса, но при сохранении основных явлений, имеющих место в цилиндре компрессора, вводится упрощенная модель последнего – идеальный компрессор. Приняв для идеального компрессора ряд допущений, можно все процессы в нем описать простыми зависимостями термодинамики. Будем полагать, что в первом приближении аналогичные закономерности будут справедливы и для действительного компрессора. Например, если нам надо узнать, какая будет температура в конце сжатия воздуха от 0,1 до 0,9 МПа, мы находим эту величину для идеального компрессора и считаем, что в действительном компрессоре она будет в первом приближении такой же. Также будет обстоять дело с производительностью, работой и затрачиваемой энергией на сжатие.
|
|
|
Для идеального компрессора рабочий процесс происходит при следующих допущениях:
1) Вредное пространство (объем) отсутствует, т.е. весь газ выталкивается из цилиндра во время хода нагнетания, после которого в цилиндре не остается сжатого воздуха, таким образом, нет процесса обратного расширения газа, а, следовательно, нет потери производительности.
2) Какие-либо неплотности в рабочей полости отсутствуют, следовательно, нет утечек и перетечек воздуха.
3) Отсутствует теплообмен между газом и стенками, с которыми газ соприкасается при всасывании и нагнетании. (Тепловая инерция стенок цилиндра отсутствует и не влияет на термодинамический процесс.)
Отсюда следует, что при всасывании воздух не подогревается горячими деталями компрессора, т.е. температура газа в цилиндре во время процесса всасывания равна температуре газа во всасывающем патрубке. При нагнетании также температура газа в цилиндре будет равна температуре газа в нагнетательном патрубке.
|
|
|
Показатель политропного процесса сжатия n будет величиной постоянной.
4) Нет потерь энергии (давления) в потоке при всасывании и нагнетании вследствие отсутствия гидравлических сопротивлений в каналах клапанов и трубопроводах.
Другими словами, при всасывании газ в цилиндре будет иметь давление такое же, как и во всасывающем патрубке. Такое же положение будем иметь и при нагнетании.
5) Всасывающие клапаны открываются в ВМТ и закрываются в НМТ мгновенно. Нагнетательные клапаны открываются при давлении в цилиндре, равном давлению в нагнетательном патрубке, и закрываются в ВМТ.
6) Отсутствует трение между движущимися деталями поршневой группы (поршень - цилиндр, поршень - поршневые кольца, поршневые кольца - цилиндр и т.д.), следовательно, нет потерь энергии на трение.
Рабочий процесс идеального компрессора при сформулированных выше допущениях называется теоретическим.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1674; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!