Виды компрессоров
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
ние ниже атмосферного.
Коэффициенты полезного действия и затрата мощности на привод компрессора
Для определения полезной внешней работы в компрессоре при сжатии газа необходимо вычислить интеграл:
* = ? v dp (2)
что требует знания зависимости между объёмом v и давлением p в процессе сжатия, установление которой в общем случае представляет значительные трудности. Поэтому процесс сжатия в компрессоре принимают таким, чтобы вычисление интеграла оказалось достаточно простым. В качестве такого процесса выбирают обратимый адиабатный или изотермический процесс. Но тогда величина l*, вычисленная в каком-либо из этих процессов, отнесенная к li* (работе сжатия в реальном процессе, её называют так же индикаторной работой), представляет собой в сущности некоторый условный коэффициент, который характеризует степень приближения работы реального компрессора к работе компрессора с выбранным процессом сжатия. компрессор винтовой мощность привод
Работу сжатия газа в компрессоре для любого процесса можно найти, используя формулы технической термодинамики.
Так, для обратимого адиабатного процесса полезная внешняя (техническая) работа (для m/?=1 кмоль):
* = (?/(? -1) { (P1? 1) [1 - (P2/P1) (? -1)/ ?] }; (3)
для идеального газа
*= (?/(? -1) { (RT1) [1 - (P2/P1) (? -1)/ ?] } (4).
Из формул (3) и (4) следует, что работа сжатия в компрессоре величина отрицательная (работа совершается над газом). Однако для удобства расчётов её определяют как положительную, по абсолютной величине.
В этом случае формулы можно записать так:
* = (?/(? -1) { (P1 ? 1) [ (P2/P1) (? -1)/ ? - 1] } (кДж/кмоль) (5)
*= (?/(? -1) { (RT1) [ (P2/P1) (? -1)/ ?-1] }
Для единицы массы (1 кг) идеального воздуха работа сжатия (техническая) компрессора:
*= (?/(? -1) { (R*T1) [ (P2/P1) (? -1)/ ?-1] } (6).
Здесь R*= R/? =8.314 кдж/(кмоль0К) /29 кг/кмоль=0,287 кдж/ кг 0К. Работа, потребляемая компрессором при изотермическом сжатии:*= P1 ? 1 ln( P2/P1).
Работа lе* на валу компрессора больше индикаторной работы li* вследствие наличия механических потерь при вращении вала в подшипниках, трения поршня о стенки цилиндра и др. Потери эти учитываются механическим к.п.д.
?м = li*/ lе* (7)
Отношение
?е = l*/ lе *= ?i ? ?м (8)
называется эффективным к.п.д. компрессора. Мощность Ni, затрачиваемая внутри цилиндра реального компрессора при производительности v (в м3/с) и плотности рабочего тела при входе в компрессор ?1 (в кг/м3), может быть определена по формуле (М = v?? массовый расход воздуха)
= ( l*?v ??1 / ?i ) = ( lад*?v??1 /?i ад ) = ( lиз *?v??1/?i из) (9) Здесь l*, lад* и lиз* берутся в кДж/кг.
Мощность на валу компрессора:
е = Ni / ?м (10)
Выше отмечалось, что индикаторную работу (а, следовательно и мощность) компрессора можно определить по индикаторной диаграмме, измеряя её площадь. Используя масштаб, единицы площади затем можно перевести в ед. работы.
Полный адиабатный КПД компрессора:
?ад= Nад/ Nе = m l*/(? Nе) (11)
Здесь Nад- полная теоретическая мощность. Её определяют через полезную внешнюю работу l*:
ад = L*/? = m l*/? = M (i2-i1); (12)
Для идеального газа :
ад = Mср (Т2 - Т1 ). (13)
Здесь М= m/? -массовый расход газа в кг (воздуха), ср - удельная изобарная теплоёмкость.
Режим работы поршневого компрессора
Сжимаясь в цилиндре поршневого компрессора, воздух нагревается. На выходе из одноступенчатого компрессора его температура превышает 1500С. При этом часть тепла поглощается деталями и элементами конструкции головки компрессора, что приводит к повышению их температуры и изменению тепловых зазоров в узлах трения. Если не обеспечить отвод тепла, головка не успевает охлаждаться. Последствия представить несложно: температура смазываемых узлов возрастает выше допустимого уровня, полностью выбираются тепловые зазоры. В лучшем случае это грозит ускоренным износом механизма компрессора, в худшем - немедленным выходом из строя в результате заклинивания. Это учитывается при проектировании компрессора. Для обеспечения теплосъема применяют принудительное охлаждение компрессорной головки - обдув воздухом. В качестве нагнетателя обычно используется вентилятор электродвигателя или шкив коленчатого вала компрессора. Чтобы повысить эффективность охлаждения, корпус головки изготавливают из сплавов с высокой теплопроводностью и делают оребренным. Такие меры наиболее просты и дешевы, но недостаточны для того, чтобы обеспечить продолжительную непрерывную работу поршневого компрессора. Поэтому поршневой компрессор изначально рассчитывается на эксплуатацию с обязательным наличием перерывов, необходимых для нормализации теплового режима головки. Количественно режим эксплуатации оценивается коэффициентом внутрисменного использования (Кви), показывающим, какую часть времени компрессор способен работать непрерывно. Отечественный стандарт определяет три вида режимов работы компрессора: кратковременный (Кви = 0,15), непродолжительный (Кви = 0,5) и продолжительный (Кви = 0,75). Способность дольше работать в непрерывном режиме означает в конечном счете большую надежность и ресурс техники. Она достигается использованием более совершенных материалов и схемных решений, больших запасов прочности конструктивных элементов, что, естественно, отражается на стоимости продукции. Как обеспечивается требуемый режим эксплуатации компрессора? Прежде всего, рассчитывая его объемную производите?/p>