КОМПРЕСОРА МІЖ СТУПЕНЯМИ

При створенні багатоступінчастих компресорів важливим завданням є правильний розподіл загального с.п.т. компресора між ступенями. Цей розподіл виконують, зазвичай, виходячи з необхідності забезпечення мінімальної сумарної індикаторної роботи компресора, яка складається із робіт, виконаних у кожному ступені.

Запишемо рівняння, що визначає роботу за цикл двоступінчатого компресора, рахуючи однаковими показники процесів зміни стану повітря в обох ступенях:

,

де і – об’єми повітря, що всмоктуються в перший та другий ступінь компресора відповідно (рис. 10).

Із цього рівняння видно, що загальна робота залежить від величини тиску у проміжному повітроохолоджувачі і тому цілком природним є знаходження такого значення цього тиску, при якому сумарна робота буде мінімальною.

З урахуванням очевидного співвідношення

(35)

маємо . (36)

Згідно з правилом дослідження функцій на мінімум, знаходимо оптимальне значення тиску із рівняння

.

Беручи похідну від (36) і вирішуючи зазначене рівняння, отримуємо

. (37)

При повному міжступеневому охолодженні стискуваного газу, тобто при , із (37) маємо

. (38)

Визначимо с.п.т. ступенів у разі, коли .

,

де – загальний с.п.т. компресора.

.

Отже, при повному міжступеновому охолодженні повітря та відсутності втрат тиску між ступенями робота при двоступінчатому стисканні мінімальна у випадку, коли с.п.т. обох ступенів однакові та дорівнюють

. (39)

Останній висновок може бути поширеним на компресор із довільною кількістю ступенів . С.п.т. одного ступеня такого компресора

. (40)

При такому розподілі загального с.п.т. компресора кінцеві температури стиснутого повітря та індикаторні роботи окремих ступенів будуть однаковими.

При неповному проміжному охолодженні, коли , у відповідності з (37), збільшується найвигідніший с.п.т. першого ступеня та відповідно зменшується с.п.т. другого ступеня.

Наявність втрат тиску в міжступеневих комунікаціях збільшують с.п.т. обох ступенів.

Виникає питання, як технічно забезпечити необхідний рівень тиску в проміжному повітроохолоджувачі, пам’ятаючи, що компресори мають самодіючі клапани?

Із рівняння (35) витікає, що с.п.т. першого ступеня компресора дорівнює

. (41)

Беручи до уваги, що

і ,

де і , і , і – об’ємні коефіцієнти, об’єми, що описують поршні, і діаметри поршнів першого та другого ступенів компресора відповідно, – хід поршнів,

із (41) маємо

. (42)

При . (43)

Останні рівняння показують, що с.п.т. у першому ступені компресора не залежить від параметрів стану повітря ні перед компресором, ні на його виході, а визначається лише геометричними розмірами циліндрів. Отже, для досягнення необхідного розподілу с.п.т., циліндри ступенів повинні виконуватися з певним відношенням діаметрів. Цей висновок є загальним для компресорів із довільною кількістю ступенів – с.п.т. усіх проміжних ступенів компресора (крім останнього) визначаються, у першу чергу, відношенням геометричних розмірів циліндрів суміжних ступенів.

Одержаний результат має важливе практичне значення. Він свідчить, що всі відхилення параметрів стану повітря від номінальних значень на вході в компресор і на виході з нього відбиваються лише на роботі другого (останнього) ступеня, а перший ступінь (і всі проміжні) працюють у практично незмінному режимі. Хоча незначний перерозподіл загального с.п.т. компресора між ступенями все ж відбувається. Зокрема, при зменшенні кінцевого тиску в порівнянні з номінальним знижується с.п.т. другого ступеня, що обумовлює зростання його об’ємного коефіцієнта та зменшення у відповідності до (43) с.п.т. першого ступеня. До зростання цього с.п.т., у відповідності до (42), призводить неповне проміжне охолодження стискуваного повітря.

Висновок про практичну незмінність режиму роботи першого ступеня отримано на основі аналізу роботи теоретичного двоступінчатого компресора. Але досвід показує, що він у значній мірі справедливий і для реальних машин. Це видно, зокрема, із порівняння експериментальних індикаторних діаграм двох ступенів компресора (рис. 11) [2].

При досить широкому діапазоні змінювання кінцевого тиску (від 0,29 МПа до 0,68 МПа) тиск на виході з першого ступеня залишається практично незмінним.

Подачу двоступінчатого компресора визначають за рівнянням (28) через об’єм, що описує поршень першого ступеня за один хід, і коефіцієнтом подачі цього ступеня.

Потужність на валу такого компресора при повному міжступеневому охолодженні повітря можна підрахувати за формулою

, (44)

де – індикаторний адіабатний ККД першого ступеня; – загальний механічний ККД компресора.

Поиск по сайту: