Название: Техническая термодинамика - Методические указания (Ю.И. Шаров)

Жанр: Технические

Просмотров: 1202


1.3. реальный одноступенчатый компрессор.

 

В реальном компрессоре имеется так называемый вредный объем V3, из-за которого не весь сжатый газ нагнетается в ресивер. Вредный объем – это объем зазора между днищем поршня в его крайнем левом положении (верхней мертвой точке) и головкой цилиндра с клапанами. Этот зазор необходим для безударной работы компрессора. На рис. 1.4 изображены термодинамические процессы реального одноступенчатого компрессора, где p1 и p2 – давления в окружающей среде и в ресивере. Сжатие газа 1-2 происходит до давления несколько выше p2, необходимого для открытия нагнетательного клапана. После нагнетания 2-3 оставшийся во вредном объеме V3 газ расширяется до V4 при обратном ходе поршня. Для начала всасывания 4-1 давление в цилиндре должно стать несколько ниже атмосферного, что необходимо для открытия всасывающего клапана. Рабочий объем цилиндра,  м3

                      (1.10)

Это объем цилиндра между крайними положениями поршня (между ВМТ и НМТ). Здесь d, м – диаметр цилиндра, S, м – ход поршня. На рис. 1.4 представлена так называемая индикаторная диаграмма компрессора, которая снимается с помощью механического индикатора. По ней с помощью планиметра определяется площадь индикаторной диаграммы fi, представляющая собой индикаторную (внутреннюю) работу компрессора Li за один оборот вала компрессора. Тогда индикаторная (внутренняя) мощность привода компрессора, Вт 

            , (1.11)

 где Li, Дж/об – индикаторная работа; n, об/с – число оборотов вала компрессора.

По определенным с помощью механического индикатора площади диаграммы fi в мм2 и рабочего объема цилиндра Vh в мм определяется среднее индикаторное давление газа в цилиндре pi  в  МПа

            (1.12)

где m=0,1 МПа/мм – масштаб пружины механического индикатора.

 

Реальный двухступенчатый компрессор.

Паспортные данные компрессора.

 

Паспортные данные компрессора приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

 

Паспортные данные компрессорА

№ п/п

Характеристика

Обозна-чение

Размер-

ность

Величи-на

1

2

3

4

5

6

7

 

8

9

10

11

12

Тип компрессора

Диаметр цилиндра низкого давления

Диаметр цилиндра высокого давления

Ход поршня

Число цилиндров

Число оборотов компрессора

Производительность компрессора по всасываемому воздуху

Объем цилиндра низкого давления

Объем цилиндра высокого давления

Объем ресивера

Относительно вредный объем

Эффективная мощность привода компрессора

 

2-ОК-1

S

Z

n

 

V

а

 

Ne

м

м

м

об/с

 

м3/с

м3

м3

м3

 

Вт

 

0,1

0,035

0,1

2

8,3

 

0,0072

6,9·10-4

0,96·10-4

0,15

0,06

 

7360

 

 

Основные характеристики компрессора.

 

Степень сжатия компрессора

            ,      (2.1)

где давление сжатого воздуха, МПа 

            ,          (2.2)

здесь p, мм – максимальная высота индикаторной диаграммы (см. рис. 1.4); m=0,1МПа/мм – масштаб пружины механического индикатора.

 

Начальное давление воздуха перед компрессором, МПа

            , (2.3)

Где В, мм.рт.ст. – давление окружающей среды по барометру;

1МПа=7500мм.рт.ст.

 

Производительность компрессора  при p1, t1, м3/с

            ,           (2.4)

здесь

            ;           (2.5)

            (2.6)

Начальный и конечный объем воздуха в ресивере, приведенные к условиям на входе в компрессор;

Vр=0,15м3 – объем ресивера;

            ;     (2.7)

                     (2.8)

 

Абсолютные начальное и конечное давления воздуха в ресивере, МПа; Рнач и Ркон – избыточные давления (по манометру) в ресивере на начало и конец измерений; МПа; t, с – время работы компрессора.

 

Индикаторная (внутренняя) работа – это работа сжатия воздуха внутри цилиндров за один оборот компрессора, Дж/об

            ,  (2.9)

Где z=2 – число цилиндров компрессора; Liнд,  Liвд- индикаторные работы цилиндров низкого и высокого давлений.

 

Индикаторная мощность компрессора, Вт

                   (2.10)

Где n, об/с – измеренное число оборотов компрессора.

 

Эффективная мощность привода компрессора, Вт

              (2.11)

где I, A; U, B – измеренные питающие электронагреватель ток  и напряжение; cosφ=0,8.

 

Механический КПД компрессора.

                (2.12)

Коэффициент подачи компрессора представляет собой отношение действительной производительности V к теоретической.

            ,   (2.13)

Где z=2 – число цилиндров; dн, м; dв, м – диаметры цилиндров низкого и высокого давления из табл. 2.1; S, м – ход поршня из табл. 2.1; n, об/с – измеренное число оборотов компрессора.

 

Объемный коэффициент компрессора  учитывает влияние вредного объема

            ,  (2.14)

здесь объем всасываемого воздуха Vвс, мм и рабочий объем цилиндра Vh, мм снимаются с индикаторной диаграммы рис. 1.4.

 

Изотермический КПД компрессора представляет собой отношение мощностей привода изотермического Nиз и реального Ni компрессоров

                      (2.15)

где       ;       (2.16)

              (2.17)

 

давление p1 в формуле (2.16) следует подставить в Па (Н/м2). С учетом формул (2.15), (2.16) и (2.17)

            .       (2.18)

По величине изотермического КПД можно судить о совершенстве реального компрессора. Мощность привода теоретического изотермического компрессора минимальна, поэтому, чем ближе hиз к единице, тем совершеннее реальный компрессор.

 

Методика выполнения лабораторной работы.

 

Цель работы состоит в ознакомлении студентов с устройством и принципом работы поршневого компрессора. Запуск установки, снятие показаний и ее выключение выполняется под контролем учебного мастера. Результаты замеров вносятся в табл. 3.1, расчеты выполняются в табл. 3.2.

 

Таблица 3.1.

 

Результаты измерений

п/п

Характеристика

Обозна-чение

Размер-ность

Величина

Примечание

1

Давление окружающего воздуха

В

мм.рт.ст.

 

Барометр

2

Температура окружающего воздуха

t1

ºC

 

Термометр

3

Температура воздуха после холодильника ступени НД

t3

ºC

 

Термопара 3

4

Температура воздуха после холодильника ступени ВД

t4

ºC

 

Термопара 4

5

Температура охлаждающей воды на входе в рубашку охлаждение

tB1

ºC

 

Термопара 1

6

Температура воды на выходе

tB2

ºC

 

Термопара 2

7

Начальное давление воздуха в ресивере

Pнач

ати

 

Манометр

8

Конечное давление воздуха в ресивере

Ркон

ати

 

Манометр

9

Время работы компрессора

τ

с

 

Секундомер

10

Сила тока

I

A

 

Амперметр

11

Напряжение

U

B

 

Вольтметр

12

Число оборотов вала компрессора

n

об/с

 

Стробота-хометр

13

Индикаторные диаграммы ЦНД и ЦНД

 

 

 

Механический индикатор

 

Таблица 3.2.

 

Расчет основных характеристик компрессора

 

п/п

Характеристика

Формула

Величина

Размерность

1

Абсолютное давление воздуха перед компрессором

 

МПа

2

Абсолютное давление сжатого воздуха

 

МПа

3

Степень сжатия

 

 

4

Абсолютное начальное давление воздуха в ресивере

 

МПа

5

Начальный приведенный объем воздуха в ресивере

 

м3

6

Абсолютное конечное давление воздуха в ресивере

 

МПа

7

Конечный приведенный объем воздуха в ресивере

 

м3

8

Производительность компрессора

 

м3/с

9

Среднее индикаторное давление ступени НД

 

МПа

10

Индикаторная работа ступени низкого давления

, где VH и а взять из табл.2.1.

 

Дж/об

11

Среднее индикаторное давление ступени ВД

 

МПа

12

Индикаторная работа ступени высокого давления

 

Дж/об

13

Индикаторная работа компрессора

 

Дж/об

14

Индикаторная мощность компрессора

 

Вт

15

Эффективная мощность привода компрессора

 

Вт

16

Механический КПД компрессора

 

 

17

Коэффициент подачи компрессора

 

 

18

Объемный коэффициент компрессора

 

 

19

Изотермический КПД компрессора

 

 

 

Литература

Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. – М.: Энергия, 1974. – 447с.