Построение индикаторной диаграммы реального компрессора

Действительная индикаторная диаграмма значительно отличается от теоретической тем, что в ней учитывается вредное пространство (мертвый объём- V_о), потери давления во впускном и нагнетательном клапанах и теплообмен между газом и стенками цилиндра (рис. 16).

При наличии вредного пространства в индикаторную диаграмму вводится добавочный процесс (линия 3-4) - процесс расширения сжатого газа, оставшегося к концу нагнетания во вредном пространстве цилиндра и только с точки 4 начинается процесс всасывания в реальном компрессоре.

Отношение объёма вредного пространства к рабочему объёму, описываемому поршнем, т.е. величину называют относительной величиной вредного пространства.

Вследствие наличия вредного пространства производительность компрессора уменьшается. Величину, характеризующую степень полноты использования рабочего объёма цилиндра, называют объёмным коэффициентом компрессора.

l_V = (V₁-V₄) (2.27)

Объёмный коэффициент компрессора можно выразить через относительную величину вредного пространства и отношение давлений нагнетания и всасывания:

(2.28)

где: n - показатель политропы расширения газа, оставшегося во вредном пространстве.

Все ранее приведенные формулы работы применимы для компрессора, не имеющего вредного пространства. Однако они справедливы и при наличии оного. Действительно, сжатое рабочее тело, остающееся во вредном пространстве, расширяется, совершая работу. Но затем это же количество рабочего тела сжимается. Можно считать, что работы расширения и сжатия приблизительно равны и процессы происходят при постоянном показателе политропы n. Следовательно, наличие вредного пространства почти не влияет на общую теоретическую работу сжатия, оно влияет на производительность компрессора.

Строго говоря, фигура на рис. 16 не отражает полностью процессы в реальном компрессоре. В силу сопротивления нагнетательного клапана и трубопровода давление в начале процесса 2-3 фактически выше расчетного р₂. По тем же причинам, давление процесса 4-1 ниже расчетного. Кроме того, при поступлении в цилиндр рабочее тело получает тепло от стенок цилиндра, оно нагревается так же от смешения с газом, оставшимся во вредном пространстве от предыдущего цикла. В результате температурарабочего тела оказывается выше температуры всасываемого воздуха, и фактическая масса рабочего тела в цилиндре уменьшается. Она уменьшается также из-за утечек газа через не плотности.

Отношение действительно засасываемого объёма V_С к рабочему объёму V_h называется коэффициентом подачи . Коэффициент подачи оценивают по предварительно вычисленному объёмному коэффициенту l_v с уточнениями:

= l_v · l_др· l_т· l_пл (2.29)

в выражении:

l_др - коэффициент дросселирования, учитывающий уменьшение производительности за счет снижения давления газа в рабочей полости в конце всасывания.

l_т - коэффициент подогрева, учитывающий уменьшение производительности обусловленное повышением температуры газа в рабочей полости в процессе всасывания;

l_пл - коэффициент плотности, учитывающий уменьшение производительности из-за не плотностей рабочей полости.

Для расчетов можно принять:

l_др = 0,95...0,98; l_пл = 0,96...0,98.

Коэффициент подогрева определяется из уравнения:

С учетом изложенного, и принимая во внимание относительную величину вредного пространства - а, следует построить схематизированную индикаторную диаграмму реального компрессора (рис. 16).

Объём фактически засасываемого воздуха V_e берется равным заданному V₁ и по известному коэффициенту подачи

определяется рабочий объём:

(2.30)

После того уточняется объём V₁ с использованием соотношения

V₁= V_h + a·V_h (2.31)

P

3 2 2^' 2^"

Р·V^k

Р·V ⁿ

P₂ Р·V

1

0 V_с V₂ V_2' V_2" V₁ V

2.5. Мощность привода компрессора и его к.п.д.

Теоретическая работа идеального компрессора является минимальной. Увеличение количества механической энергии требуемой для сжатия газа в цилиндре обусловленное несовершенством реального цикла учитывается внутренним (индикаторным) адиабатным или изотермическим к.п.д.

; (2..32)

где:т L _aд и L _из - теоретическая работа компрессора соответственно при адиабатном и изотермическом сжатии; L_k - действительная работа компрессора.

(Для поршневых компрессоров к.п.д. находится в пределах:

адиабатный _iaд = 0,85...0,92; изотермический _iиз = 0,75...0,80).

Работа адиабатного сжатия при производительности V_e (в м³/ч) определяется по выражению (сравнить с формулой 2.22)

(2.33)

Объём засасываемого воздуха v ₁- берется при начальных его параметрах.

Для m кг сжимаемого воздуха часовая объемная производительность V₁=mv₁ м³/ч, поэтому затрачиваемая индикаторная мощность N будет равна:

, кВт (2.34)

Эффективная мощность Ne, необходимая для вращения вала компрессора, больше мощности N_i вследствие наличия механических потерь при вращении вала в подшипниках, трения поршня о стенки цилиндра и т.д. Эти потери учитываются механическим к.п.д., значение которого принимается равным _м=0,85...0,95.

Мощность на валу компрессора:

(2.35)

Совершенство рассчитываемого компрессора как машины определяется по его КПД. Которое определяется как:

_к= _{iaд · м} (2.36)

По полученному значению сделать выводы о совершенстве компрессора.

Поиск по сайту: