Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Принцип получения высоких давлений в поршневом компрессоре




При необходимости сжимать газ до давления, превышающего 0,4…0,7Мпа по манометру, применяют многоступенчатое сжатие, сущ-


-88-

ность которого состоит в том, что процесс сжатия газа разбивается на несколько этапов или ступеней. В каждой из этих ступеней газ сжи­мается до некоторого промежуточного давления и перед тем как по­ступать в следующую ступень, охлаждается в межступенчатом холо­дильнике. В последней ступени газ дожимается до конечного давле­ния. В современных компрессорах высокого давления число ступе­ней сжатия достигает семи.

Причины, заставляющие применять многоступенчатое сжатие, следующие;

- выигрыш в затраченной работе;

- ограничение температуры конца сжатия;
- более высокий коэффициент подачи

Как было сказано выше, работа адиабатического сжатия значи­тельно превышает работу изотермического сжатия. При увеличении степени сжатия это расхождение быстро увеличивается. Значитель­ное увеличение давления газа в одном цилиндре приводит к тому, что самое тщательное охлаждение цилиндра не приближает процесс сжа­тия к изотермическому, и он становится близок илитфактически иден­тичен адиабатическому процессу. Это устанавливает предел повыше­ния давления в одном цилиндре компрессора.

Для уменьшения работы сжатия применяется ступенчатое сжа­тие газа с охлаждением его в охладителях, расположенных между сту­пенями компрессора.

В результате охлаждения газа устраняется и другая причина, обус­ловливающая применение ступенчатого сжатия, это недопустимое повышение температуры газа при большой степени повышения дав­ления одноступенчатым компрессором. Температура на этапе сжатия газа не должна достигать значений, при которых происходит измене­ние свойств компрессорного масла. С повышением температуры газа вязкость масла уменьшается, ухудшаются условия смазки, и увели­чивается износ трущихся деталей компрессора. При достижении тем­ператур порядка 180...200°С масло разлагается, в результате чего по­верхности деталей цилиндра компрессора и нагнетательная линия покрываются нагаром. Это ухудшает охлаждение компрессора и на­рушает его нормальную работу (увеличивается трение между порш­невыми кольцами и цилиндром, возможны поломки колец и задиры поверхности цилиндра, ухудшается работа клапанов, возникает опас­ность самовозгорания и взрыва в нагнетательной линии).

В одной ступени компрессора можно достичь только определен­ных значений

ξ = р12. Так чрезмерное повышение ξ может приве­сти к значительному уменьшению коэффициента подачи и, следова­тельно, к уменьшению производительности компрессора. Предель­ный случай, когда компрессор перестает перемещать газ, будет при = 0. При этом критическое значение ξ, исходя из формулы (2.15),

 

 

-89-

ξ = (3.17)

 

 

Так при а = 0,1 и показателе по­литропы т = 1,2 критическое значе­ние ξ = 17,8 компрессор будет рабо­тать вхолостую. Это объясняется тем, что при достижении определен­ных давлений р2 по сравнению с р1 газ содержащийся в мертвом про­странстве, при расширении будет заполнять весь объем цилиндра. При этом не будет происходить процесса всасывания, а следовательно, и на­гнетания

На рис. 3.4. приведена диаграм­ма р-V, иллюстрирующая зависи­мость всасывающих объемов от дав­ления нагнетания р2 при р1 = const.

Из этой диаграммы следует, что увеличение давления нагнетания до р2"приводит к уменьшению объема всасывающего газа до V". При по­вышении давления нагнетания до р2'" объем всасываемого газа становится равным нулю. Про­цесс сжатия и расширения газа в этом случае характеризуется кривой 1'- 2'".

Указанные причины ограни­чивают степень повышения дав­ления одной ступени компрессо­ра значением ξ= 4...5,5.

Индикаторная диаграмма двухступенчатого компрессора.На рис. 3.5 показана индикатор­ная диаграмма идеального рабо­чего процесса в двухступенчатом компрессоре. В первой ступени сжатие происходит так же, как и в одноступенчатом компрессоре. Когда газ из первой ступени по­дается в охладитель во второй,

 

 

 

-90-

осуществляется этап всасывания газа после охладителя. Подача газа второй ступенью происходит при закрытом всасывающем клапане этой ступени.

Температура газа, поступающего после сжатия из первой ступени в охладитель, понижается в нем до температуры газа на входе в пер­вую ступень компрессора Т1 (пунктирная линия 1 -а соответствует изотермическому процессу сжатия газа). Таким образом, состояние газа после охладителя соответствует сжатию его в первой ступени по изотермическому процессу. Изобарический процесс, т. е. процесс, протекающий при постоянном давлении (линия 2-У), характеризу­ется охлаждением газа при его движении от первой до второй ступе­ни компрессора через охладитель. Этапу сжатия во второй ступени со­ответствует линия 1'-2'.

При одноступенчатом сжатии без промежуточного охлаждения этому процессу соответствует линия 1—b. Таким образом, в двухсту­пенчатом компрессоре работа сжатия газа меньше работы сжатия газа в одноступенчатом компрессоре на величину площади 2-b-2'-1' ин­дикаторной диаграммы.

Работа сжатия газа в двухступенчатом компрессоре:

Если температура газа после охладителя становится равной тем­пературе газа на входе в первую ступень компрессора, то

(3.18)

Анализируя формулу (3.18) можно, в конечном счете, получить, что для компрессора с 2 ступенями:

(3.19)

Уравнение 3.19 соответствует сжатию газа с наименьшей затра­той работы, при этом степени повышения давления каждой из ступе­ней компрессора равны между собой и температура на выходе из ком­прессора имеет наименьшее значение.

В зависимости от ξприменяются компрессоры со следующими числами ступеней z:

 

-91-

Таблица 2

ξ7 7   5... 30   13. ..150   35... 400   150. ..1100  
z = 1         5. ..7  

При реальном процессе работа сжатия увеличивается за счет по­терь мощности в клапанах, недостаточного охлаждения газа, измене­ния свойств газа при сжатии и других факторов. Практически реаль­ный рабочий процесс ступенчатого сжатия соответствует идеально­му рабочему процессу.







Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 986. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия