19 Индикаторная диаграмма поршневого компрессора

Зависимость между давлением рабочего тела в цилиндре поршневого компрессора и занимаемым им в данный момент объемом может быть получена экспериментально с помощью прибора, называемого индикатором, а потому называется индикаторной диаграммой.

На индикаторной диаграмме идеального компрессора (рис. 10.10) л иния 4-1 изображает процесс всасывания рабочего тела, причем длина отрезка 4-1 соответствует рабочему объему цилиндра V₁. Линия 1-2 изображает процесс сжатия, а линия 2-3 – выталкивания рабочего тела в напорную камеру.

Линия 1-2 в точности воспроизводит термодинамический процесс сжатия, поэтому площадь индикаторной диаграммы равна технической работе, отнесенной, однако, не к 1 кг рабочего тела, а к массе его, засасываемой за один ход поршня.

В реальном компрессоре поршень никогда не подходит вплотную к крышке цилиндра. Между ними всегда остается зазор, которому соответствует остаточный объем V₀

называемый вредным пространством. В результате этого в процессе 2-3 не весь газ выталкивается из цилиндра, часть его остается и при обратном ходе поршня расширяется по линии 3-4, а всасывание начинается лишь от точки 4. В связи с этим производительность компрессора уменьшается. Действительно, хотя рабочий объем цилиндра, заключенный между крайними положениями поршня, равен V₁ объем всасываемого газа (т. е полезный объем цилиндра) составляет лишь V_h.

Отношение является важной характеристикой компрессора и называется его объемным к.п.д.. Очевидно, чем выше конечное давление и, следовательно, чем меньший объем занимает газ в конце сжатия, тем большая доля его остается во вредном пространстве. В пределе, когда конечный объем газа уменьшается до V₀, производительность компрессора нулевой. В этом случае находящийся в компрессоре газ просто сжимается во вредном пространстве, а при расширении опять заполняет весь цилиндр.

Исходя из этих соображений, а также учитывая недопустимость повышения температуры в конце сжатия выше 200 °С из-за возможного коксования и даже воспламенения смазки, повышения давления сверх семикратного в одноступенчатых поршневых компрессорах не допускают.

29 Влияние параметров пара на термический к.П.Д. Цикла Ренкина

Исследование термического к.п.д. цикла Ренкина при различных начальных и конечных состояниях пара позволяет сделать вывод, что с увеличением начального давления и начальной температуры пара и понижением конечного давления в конденсаторе к.п.д. паротурбинной установки растет. Выясним влияние этих параметров на к.п.д. цикла Ренкина.

Влияние начального давления пара. При увеличении начального давления пара и одном и том же конечном давлении в конденсаторе термический к.п.д. паротурбинной установки значительно увеличивается, а удельный расход пара уменьшается.

Увеличение начального давления с р₁ до связано с повышением температуры насыщенного пара, т.е. с повышением средней температуры подвода теплоты, что ясно видно из Ts – диаграммы (рис. 12.7 а). Возрастание средней температуры подвода и отвода теплоты в конденсаторе при p = const

приводит к увеличению к.п.д. цикла. Следовательно, не начальное давление является причиной увеличения к.п.д. паросиловой установки, а увеличение средней температуры подвода теплоты Значительное увеличение к.п.д. с ростом начального давления пара играет существенную роль в повышении экономичности работы паротурбинных установок. В настоящее время осваиваются давления до 30,0 МПа.

Влияние начальной температуры пара. При повышении начальной температуры пара происходит увеличение к.п.д. паротурбинного цикла, т.к. увеличивается среднеинтегральная температуры подвода теплоты и при этом растет адиабатное теплопадение h.Увеличение к.п.д. цикла будет более значительным, если с увеличением температуры возрастет и начальное давление пара. Например, при начальном давлении в 2,0 МПа и повышении температуры с 400⁰С до 550⁰С к.п.д. цикла увеличивается с 0,332 до 0,355. Одновременно с увеличением начальной температуры уменьшается удельный расход пара. В настоящее время используют пар с температурой до 565⁰С и осваивается пар с температурой до 600⁰С и выше. Повышение температуры перегрева пара ограничивается способностью металла, из которого сделаны трубы, выдерживать большие давления при высоких температурах, т.е. конечные параметры пара определяются наличием относительно дешевых жаропрочных металлов.

Влияние конечного давления в конденсаторе. Понижение давления в конденсаторе является особенно эффективным средством для повышения т ермического к.п.д. паротурбинной установки. Из is – диаграммы видно, что понижение давления в конденсаторе значительно уменьшает среднеинтегральную температуру отвода теплоты и увеличивает адиабатное теплопадение h, а следовательно, и к.п.д. цикла. Например, при начальном давлении в 10 МПа, t₁ = 600⁰C и конечном давлении 0,1 МПа к.п.д. цикла равен 0,308. При понижении давления в конденсаторе до 0,03 МПа к.п.д. цикла увеличивается до 0,356. при уменьшении давления до 0,005 МПа, что соответствует температуре насыщения 33⁰С, к.п.д. цикла возрастает до 0,47. Однако, выбор конечного давления в конденсаторе определяется температурой охлаждающей воды, т.к. для интенсивного теплообмена разность температур между паром и охлаждающей водой должна быть 10 – 15⁰С