Меню

Изотермическая мощность поршневого компрессора



Поршневые компрессоры: схема и принцип работы двух- и трехступенчатых поршневых компрессоров. Производительность и мощность поршневых компрессоров.

Поршневые компрессоры — машины объёмного действия, в которых изменение объёма осуществляется поршнем, совершающим прямолинейное возвратно-поступателъное движение

Поршнево́й компре́ссор тип компрессора, энергетическая машина для сжатия и подачи воздуха илижидкостей (масла, хладагента и др.) под давлением.

Компрессоры данного типа широко применяются вмашиностроении, текстильном производстве, в химической, холодильной промышленности и криогеннойтехнике. Многообразны по конструктивному выполнению, схемам и компоновкампоршневые компрессоры подразделяют на вертикальные, горизонтальные и угловые схема двухступенчатых компрессора показана на рис. 7.8, а. Он состоит из цилиндров 1 и 2 первой и второй ступеней, поршни которых приводятся в движение от общего коленчатого вала. В цилиндре 1 первой ступени воздух сжимается до некоторого промежуточного давления, допустимого по температурному фактору, и нагнетается в промежуточный холодильник 3, где он охлаждается. Из промежуточного холодильника воздух поступает в цилиндр 2 второй ступени, где сжимается до конечного давления и нагнетается во внешнюю сеть.

В компрессоре двухступенчатого сжатия всасываемые пары сжимаются дважды: вначале до определенного давления (Рпр) в цилиндре I ступени, затем, пройдя холодильник, под давлением поступает в цилиндр ступени, где сжимается до конечного давления (Рк).

Рис. 6.3 Схема трехступенчатого поршневого компрессора с двумя промежуточными охладителями газа

Степень повышения давления в каждой ступени при общем числе определяется соотношением:

В конечном итоге целесообразность использования многоступенчатого сжатия определяется технико-экономическим обоснованием.

Производительность компрессора

Под производительностью компрессора подразумевается количество газа, нагнетаемого в единицу времени. Обычно она измеряется в м3/мин, л/мин, м3/час и т.д. Величина производительности компрессора может быть указана для стороны всасывания и стороны нагнетания, которые не равны друг другу, поскольку в процессе сжатия газ меняет свой объем. Для случая производительности на входе обычно берутся стандартные условия, то есть при атмосферном давлении и температуре 20°C. Выбор способа указания производительности компрессора может зависеть от удобства восприятия в зависимости от сферы применения устройства. Пересчет расхода газа с условий на входе на выходные условия может быть осуществлен с помощью специальных формул. Также перерасчет производительности может потребоваться в случае, если газ имеет другую температуру.

В зависимости от величины производительности компрессоры принято делить на устройства:

большой производительности (более 100 м3/мин);

средней производительности (от 10 до 100 м3/мин);

малой производительности (до 10 м3/мин).

Производительность поршневого компрессора. Теоретическая производительность поршневого компрессора равна объему, описанному поршнем в единицу времени, и определяется также как и производительность поршневых насосов.Таким образом, если пренебречь площадью сечения штока, фактическая производительность компрессора составит: Z – число всасывающих сторон поршня (для компрессоров простого действия z=1) F – площадь сечения поршня, м 2 λ – коэффициент подачи где — объемный КПД определяет влияние вредного пространства компрессора. с – величина вредного пространства, выражаемая отношением объема вредного пространства к объему описанному поршнем (с= 0,03-0,08) — степень сжатия газа m — показатель политропы (=1,2-1,4) Для многоцилиндровых компрессоров величину Q, полученную по формуле, следует умножить на число цилиндров. Для многоступенчатых компрессоров F — площадь сечения поршня первой ступени (низкого давления)

Читайте также:  Мощность источника питания для участка цепи

Мощность поршневого компрессора

Расчет мощности для поршневых компрессоров, осуществляющих сжатие до давления не более чем 10 МПа, с высокой точностью может проводиться по формулам, в которых газ рассматривается как идеальный. Однако в компрессорах с большим максимальным давлением сжатия (более 10 МПа) в расчетах начинает оказывать влияние тот факт, что перекачиваемый газ является не идеальным. Ключевое отличие идеального газа от не идеального (реального) заключается в принятии допущения, что молекулы газа не взаимодействуют между собой, в то время как в реальном газе такое взаимодействие имеет место и при больших давлениях может оказывать существенное влияние на поведение газа. Формула теоретической мощности, учитывающая эти факторы, выглядит следующим образом:

Nт = (Q∙ρ∙(i2-i1)) / 1000

где:
Nт – теоретическая мощность, кВт;
Q – производительность компрессора, м3/с;
ρ – плотность газа, кг/м3;
i1 – энтальпия газа перед сжатием, Дж/кг;
i2 – энтальпия газа после сжатия, Дж/кг.

Поршневые компрессоры: регулирование подачи. Запуск и эксплуатация компрессоров. Смазка поршневых компрессоров: требования к маслам, марки масел, нормы расхода масел, способы смазки.

Поршневые компрессоры — машины объёмного действия, в которых изменение объёма осуществляется поршнем, совершающим прямолинейное возвратно-поступателъное движение

Регулирование подачи возможно следующими способами:

1. Изменением частоты ходов поршней.

2. Изменением мертвого пространства в цилиндре.

3. Перепуском газа с выкида во всасывающую линию.

4. Дросселированием потока на приеме у компрессора.

5. Воздействием на клапаны компрессора.

6. Остановками компрессора.

Запуск компрессоров

Все люки и проемы в зоне испытания компрессора должны быть закрыты или надежно ограждены, посторонние предметы убраны. Присутствие посторонних лиц в зоне испытания не допускается. При запуске компрессора давление в системе следует увеличивать постепенно и равномерно, постоянно контролируя показания приборов и работу компрессора

эксплуатация компрессора ведутся с учетом свойств газа, для сжатия которого он предназначен. Свойства сжимаемого газа определяют размеры и конструкцию главных узлов и деталей компрессора. Например, при сжатии пожароопасных газов (кислород, водород, углеводородные газы и др.) необходимо обеспечение повышенной герметичности компрессора и взрывобезопасности двигателя, систем защиты и управления. При сжатии газов, отличающихся токсичностью (оксид углерода, хлор и др.) или повышенной текучестью (гелий), главное требование — герметичность компрессора. При сжатии газов с коррозионными свойствами (сероводород, хлор и др.) необходимо применение специальных материалов для деталей газового тракта компрессора.

Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 744 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Основные показатели работы (параметры) компрессорных машин

6.1.1. Производительность (подача)

Читайте также:  Трактор т 150 мощность двигателя квт

Количество газа, подаваемого компрессором в единицу времени, называется производительностью (подачей) компрессора.

Обычно производительность измеряется объемом газа, приведенным к давлению и температуре его во всасывающем патрубке (т.е. практически к атмосферным условиям Pа и Tа). В этом случае она называется объемной производительностью Qв и измеряется в м 3 /с, м 3 /мин, м 3 /ч.

Иногда подачу компрессора относят к состоянию газа при каких-либо других условиях. Например, при так называемых нормальных условиях: Р=760 мм рт. ст. (0,1013 МПа); Т=273,15 K (0 °C), тогда подача называется производительностью при нормальных условиях (нм 3 /мин).

Вместо объемной подачи на практике часто используется массовая производительность Gв, кг/с, которая связана с объемной подачей Qв, м 3 /с, соотношением: , где rв, кг/м 3 , – плотность воздуха на всасывании.

Удельная работа сжатия

Удельная работа сжатия (напор) в компрессоре – это работа, сообщенная 1 кг воздуха при сжатии, lк, кДж/кг. Процессы сжатия в компрессоре зависят от внешних условий. Различают четыре теоретических процессов сжатия. Отображение процессов сжатия газа от давления P1 до давления P2 в P,V— и T,s— диаграммах представлено на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Диаграммы возможных режимов сжатия газов:

1-2из – изотермический; 1-2ад – адиабатный (изоэнтропный); политропные процессы для неохлаждаемых (n> k) – 1- и для интенсивно охлаждаемых (n 3 воздуха в процессе сжатия: P, .

Развиваемое давление количественно связано с удельной работой сжатия:

P2P1=lкr, ,

но плотность воздуха в этом выражении следует брать при тех же параметрах воздуха, при которых определялисъ значения объема и массы.

Для характеристики процесса сжатия чаще используется понятие: степень повышения давления>1.

Термодинамические КПД компрессора

Обычным энергетическим КПД характеризовать работу компрессора нельзя, так как при сжатии нельзя оценивать приращение энергии только энтальпией. КПД изотермического процесса сжатия (самого экономичного) по этой методике будет равен нулю.

Поэтому совершенство процессов сжатия оценивают при помощи относительных термодинамических КПД:

изотермический КПД;

изоэнтропный (адиабатный) КПД,

где li – удельная внутренняя работа действительного процесса сжатия (без учета механических потерь). Изотермический КПД hиз – применяют для оценки процессов в компрессорах с интенсивным водяным охлаждением. Для такого процесса изотермический процесс является эталонным. Изоэнтропный (адиабатный) КПД hад – используют для оценки эффективности процессов сжатия в неохлаждаемых или воздушно-охлаждаемых компрессорах. Для таких компрессоров эталонным является изоэнтропный процесс.

Обычно для поршневых компрессоров в зависимости от интенсивности охлаждения – hиз=0,65-0,85.

Для неохлаждаемых компрессоров: центробежных – hад=0,8-0,9; и осевых – hад=0,85-0,95.

Эксергетический КПД

Более полно термодинамическую эффективность оценивает эксергетический КПД компрессорной установки:

, (6.4)

где E1 – эксергия потока сжатого воздуха на выходе из компрессорной установки, кВт; Eвэр – эксергия теплоты охлаждающей компрессор воды, если она полезно использована на производстве, кВт; Eвх – эксергия подведенной к компрессору энергии (для привода), кВт; – эксергия затрат энергии во вспомогательных элементах КУ (система осушки сжатого воздуха, градирни, циркуляционные насосы и пр.), кВт

Читайте также:  Усилитель мощности pam 480 inter m

Значение полной эксергии сжатого воздуха E1, кВт, вычисляется по соотношению

, (6.5)

где Gв – массовая производительность компрессорной установки, кг/с. Удельная эксергия сжатого воздуха e, кДж/кг, определяется из выражения:

, (6.6)

где i, s – энтальпия и энтропия сжатого воздуха, которые определяются по термодинамическим таблицам или диаграммам при параметрах воздуха на выходе из КУ, кДж/(кг×К); iо.с, sо.с. – энтальпия и энтропия воздуха (окружающей среды), котрые определяются при давлении и температуре на входе в компрессор, кДж/(кг×К).

Мощность компрессора

При известных термодинамических КПД hиз и hад легко вычисляется внутренняя работа компрессора li, кДж/кг по известным соотношениям:

или , (6.7)

где значения lиз и lад, кДж/кг, определяются по соотношениям (6.1) и (6.3).

Но кроме внутренних потерь в компрессоре есть еще механические потери, которые оцениваются механическим КПД. Для обычных серийных конструкций можно принимать hм=0,96-0,98, тогда эффективная работа компрессора lе, кДж/ кг, находится из соотношений:

или . (6.8)

При известной массовой подаче компрессора Gв, кг/с, потребляемая мощность Ne, кВт, составит:

или . (6.9)

Знание этой мощности позволит определить требуемую мощность привода.

Источник

Мощность и КПД поршневого компрессора

Мощность и коэффициент полезного действия поршневого компрессора

Мощность привода компрессора слагается из индикаторной мощности сжатия ( N инд ), мощности, затрачиваемой на механические потери в механизмах компрессора ( N м1 ) и передачах от привода к компрессору ( N м2 ), и мощности ( Nвсп ), затрачиваемой на привод вспомогательных устройств (например, насосов системы смазки).

Таким образом, общая мощность привода равна

N = N инд + N м1 + N м2 + N всп . (3.20)

Индикаторная мощность (в кВт), затрачиваемая на сжатие газа, определяется по удельной индикаторной работе (L инд ):

где t — время в с .

Индикаторная работа определяется в зависимости от характера процесса сжатия (изотермический, адиабатический или политропический).

Индикаторная мощность многоступенчатого компрессора определяется как сумма индикаторных мощностей всех ступеней компрессора.

Мощность N м1 , затрачиваемая на механические потери в компрессоре, слагается из потерь мощности в опорах скольжения или качения, в местах трения в уплотнительных устройствах и у поршня.

Потери мощности N м1 учитываются механическим КПД η м1 который колеблется в пределах 0,9. 0,93 для вертикальных компрессоров, 0,88. 0,92 для горизонтальных компрессоров и 0,8. 0,85 для небольших горизонтальных компрессоров.

Потери мощности в передаче N м2 учитываются механическим КПД η м2 , который равен 0,9. 0,95 для ременной передачи и 0,85. 0,92 для зубчатой.

Мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных механизмов N всп , определяется в зависимости от типа механизма и учитывается КПД η всп.

Мощность привода выбирают с запасом на 10. 12% мощности компрессора.

Источник