Компрессоры.

(10^-3310⁸ Па)

Машины, предназначенные для получения сжатых газов называются компрессорными машинами.

Отношение конечного давления P₂ создаваемого компрессорной машиной к начальному P₁, при котором происходит всасывание, называется степенью сжатия.

В зависимости сжатия различают следующие компрессорные машины:

1. Вентиляторы (P₂/P₁<1,1) – служат для перемещения большого количества газа.

2. Газодувки (P₂/P₁<3,0)–для перемещения газов при относительно высоком сопротивлении газопроводящей среды.

3. Компрессоры (P₂/P₁>3,0)–для получения высокого давления газа.

4. Вакуумные насосы – для отсасывания газов при давлениях ниже атмосферного.

По принципу действия компрессорные машины подразделяются на:

1. Поршневые;

2. Ротационные;

3. Центробежные;

4. Осевые;

5. Винтовые.

Одноступенчатый поршневой компрессор.

Компрессоры не являются тепловыми двигателями.

4-1 – всасывание газа при P₁=const.

1-2 – сжатие газа (адиабатное, изотермическое или политропное).

2-3 – процесс нагнетания газа.

Работа, затрачиваемая на сжатие газа l=l+l₂+l₃, где

l₁ – работа газа при поступлении его в цилиндр;

l₂ – работа сжатия;

l₃ – работа выталкивания сжатого газа.

1) l₁=PfS₁=P₁V₁; “+”

2) l₂=RTln(P₂/P₁) – при изотермическом;

– при полиномном;

– при адиабатическом.

3) L₃=P₂fS₂=P₂V₂. “–”

l=l₁+l₂+l₃ 

1. Изотермическое сжатие:

l=P₁V₁– RTln(P₂/P₁)– P₂V₂ – RTln(P₂/P₁).

2. Политропное сжатие:

l= P₁V₁ – P₂V₂= = .

3. Адиабатное сжатие:

l= .

Для реального газа l₂=U₂–U₁, тогда

l= P₁V₁– (U₂–U₁)– P₂V₂= P₁V₁–U₂+U₁– P₂V₂=h₁–h₂,

где h₁, h₂ – энтальпии.

Площадь 1–2–3–4 – работа, затрачиваемая на получение одного килограмма сжатого газа.

Реальное сжатие идет по политропному процессу: n=1,21,25

3–4 – процесс расширения газа из вредного или мерового пространства V_вр=(410)%V_п.

Вредное пространство уменьшает количество всасываемого газа, соответственно уменьшается производительность компрессора. Величину его характеризует объемный КПД:

Уменьшение газа на всасывание из-за повышения температуры определяется соотношением , где Т₁^/ – температура всасывания газа, Т₁ – температура газа, нагретого в цилиндре.

Общее уменьшение производительности из-за вредного объема и нагревания газа определяется коэффициентом наполнения:

Одноступенчатые компрессоры применяются для сжатия газа до 1012 бар с P₁=1 бар. Это обусловлено наличием вредного пространства и высокой температурой при сжатии, ухудшающей условия смазки компрессора.

Многоступенчатый поршневой компрессор.

Условия работы многоступенчатого компрессора:

1. Охлаждения газа между ступенями осуществляется при постоянном давлении.

2. После каждой ступени газ охлаждается до первоначальной температуры.

3. Сжатие газа в каждой ступени производится до T₂.

1-2 – сжатие газа в первой ступени.

2-1^/ – охлаждение газа в холодильнике в первой ступени.

Преимущества:

1. Процесс сжатия приближен к изотермическому;

2. Обеспечение нормального условия смазки цилиндров;

3. Получение газа высокого давления.