7. Производительность и основные размеры

КОМПРЕССОРА

7.1. Определение производительности поршневого

компрессора и его размеры

Газ является сжимаемой средой, поэтому объемную производительность компрессора можно выражать в кубических метрах свободного газа в минуту. Для определения теоретической производительности поршневого компрессора достаточно знать диаметр цилиндра и длину хода поршня в первой ступени сжатия, а также частоту вращения вала компрессора, тогда для однодействующего компрессора

(95)

Для двухдействующего компрессора

(96)

где D₁ – диаметр цилиндра первой ступени сжатия; d –диаметр штока; s –ход поршня; ψ = 0,97-0,98 – коэффициент, учитывающий уменьшение объема за счет штока.

Теоретическую производительность поршневого компрессора можно выразить выражением

Q_т =0,785D₁²ψisn, (97)

i – число действий за один оборот вала.

Действительная производительность по количеству подаваемого в трубопровод сухого газа

Q = Q_т·λ_пр, (98)

где λ_пр = 0,75-0,9 – коэффициент производительности компрессора.

7.2. Выбор основных размеров компрессора

по заданной производительности

Производительность является одним из основных технических параметров поршневого компрессора, определяющих его габаритные размеры и металлоемкость. Совершенство компрессора оценивается в первую очередь по удельной металлоемкости и удельной занимаемой площади на единицу производительности. Для расчета также необходимы: конечное давление, число ступеней сжатия и частота вращения вала. Основными конструктивными параметрами поршневого компрессора является диаметр цилиндра первой ступени и ход поршня.

Исходя из практики конструирования и опыта эксплуатации, при определении основных размеров компрессоров используются величина средней скорости движения поршня с_ср и коэффициенты φ_s =s/D₁, величина которых берется:

- при п = 3000-1500 об/мин с_ср =6-4м/с, φ_s =0,3-0,6;

- при п = 1500-600 об/мин с_ср =5-3м/с, φ_s =0,4-0,8;

- при п = 600-180 об/мин с_ср =4-2,5м/с, φ_s =0,6-1,2.

Пользуясь средней скоростью движения поршня находится диаметр цилиндра первой ступени из формул (97) и (98)

(99)

По выбранному диаметру D₁ и коэффициенту φ_s, связанному со средней скоростью, определяют ход поршня s = φ_sD₁ и частоту вращения вала компрессора

(100)

Для двухступенчатого компрессора диаметр второй ступени определяется из условия

откуда или

7.3. Индивидуальные характеристики поршневых

компрессоров

Для анализа работы компрессорного хозяйства важно знать действительные индивидуальные характеристики компрессоров. Отсутствие заводских характеристик затрудняет проектирование установок и не стимулирует наблюдение за показателями их работы в процессе эксплуатации. В действительности, производительность компрессоров уменьшается с увеличением давления в сети и с увеличением износа машины.

Теоретическая производительность поршневого компрессора определяется из выражения (97), а теоретическая характеристика представляется вертикальной линией, т.е. не зависит от давления.

Если учесть, что показатели работы поршневого компрессора во многом зависят от индивидуальных качеств его выполнения (величины неплотностей, толщины стенок качества охлаждения, качества сборки), то необходимость знать действительные индивидуальные характеристики очевидна.

Действительная производительность зависит от коэффициента подачи λ_под, который зависит от многих факторов.

(101)

где m –относительное вредное пространство; р_к – абсолютное конечное давление ступени сжатия; р_н – начальное давление; р_s - давление в конце всасывания; п_р – показатель процесса расширения во вредном пространстве; Т_н – начальная температура газа; Т_s – температура газа в начале сжатия; А - константа, характеризующая неплотности в цилиндре и клапанах; α – показатель степени (переменный в течение одного цикла); ρ_с – плотность сухого газа; ρ_вл – плотность влажного газа в начале сжатия.

Вид действительной индивидуальной характеристики поршневого компрессора приведен на рис.26.

26.