Теоретическая часть. Сжатые газы широко используются в различных отраслях техники

Сжатые газы широко используются в различных отраслях техники. Сжатие газов осуществляют в поршневых, центробежных и осевых компрессорах. Несмотря на конструктивное различие компрессоров, указанных типов с термодинамической точки зрения принцип действия их один и тот же.

Процесс сжатия газа от давления P₁ до давления P₂ может осуществляться по-разному, например, по изотерме 2-3 или по адиабате 2-5, а в реальных компрессорах процесс сжатия описывается политропой 2-6, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5 - Процесс сжатия газа

Как видно из рисунка, наименьшая техническая работа и наименьшие затраты мощности двигателя требуются при изотермическом сжатии 2-3. Однако тепло, которое отводится системой охлаждения, пропорционально производительности компрессора и повышается с увеличением отношения давления Р₂/Р₁. Поэтому высокопроизводительные компрессоры, которые должны обеспечивать высокую степень сжатия, практически невозможно снабдить такой системой охлаждения, которая обеспечивала бы изотермическое сжатие. В связи с этим в таких компрессорах используют многоступенчатое сжатие с охлаждением после каждой ступени.

На рисунке 6 представлена принципиальная схема одноступенчатого компрессора, на рисунке 7 - двухступенчатого, а на рисунке 8 представлена теоретическая диаграмма работы компрессора.

Рисунок 6 - Принципиальная схема одноступенчатого компрессора:

1 - пробка для слива конденсата; 2 - перепускной (предохранительный) клапан;

3 - воздушный фильтр.

Рисунок 7 - Принципиальная схема двухступенчатого компрессора:

1 - пробка для слива конденсата; 2 - перепускной (предохранительный) клапан;

3- теплообменник; 4 - воздушный фильтр.

Рисунок 8 - Теоретическая диаграмма работы компрессора

Принцип работы двухступенчатого компрессора заключается в следующем. В цилиндр 1 всасывается воздух с параметрами Р₁,Т₀ окружающей среды (линия 9-1). По линии 1-2 происходит сжатие газа до давления Р₂, при этом температура его повышается до значения Т₁. В изобарном процессе 2-3 происходит охлаждение газа в теплообменнике 3 до температуры Т₂. В политропном процессе 3-4 происходит сжатие газа в цилиндре 2 от давления Р₂ до Р₃.

С параметрами точки 4 газ подается в систему. Работа, затраченная на сжатие газа в двухступенчатом компрессоре, равняется площади фигуры, ограниченной линиями 1-2-3-4-7-9. Экономия работы при сжатии газа по сравнению с одноступенчатым сжатием равна площади заштрихованной фигуры. Линией 1-3-5 показан изотермический процесс одноступенчатого сжатия, который на практике технически не осуществим.

Описание установки

1. Работа проводится на одноступенчатом воздушном компрессоре FiniTiger, модели МК 245, представленного на рисунке 9.

Рисунок 9 - Одноступенчатый воздушный компрессор FiniTiger модели МК 245

Экспериментально измеряются: потребляемая компрессором электрическая мощность, температура воздуха t₁ после 1-го цилиндра и температура воздуха t₂ в воздушном ресивере. Величины температур регистрируются термопарами или инфракрасным термометром Testo 831. Давление воздуха измеряется прибором, установленным на компрессоре.

2. Работа проводится на двухступенчатом воздушном компрессоре «Мидко» модели М1-10. Экспериментально измеряются: потребляемая компрессором электрическая мощность, температура воздуха t₁ после 1-го цилиндра, температура воздуха t₂ перед 2-м цилиндром, температура воздуха t₃ после 2-го цилиндра и температура воздуха t₄ в воздушном ресивере. Величины температур регистрируются термопарами или инфракрасным термометром Testo 831. Давление воздуха измеряется прибором ОМБ1- 160.

Поиск по сайту: