Контрольные вопросы

1. Какая существует классификация компрессорных машин?

2. Что такое идеальный поршневой компрессор, какова его индикаторная диаграмма и как рассчитывается его работа?

3. Как выглядит действительная индикаторная диаграмма компрессора при наличии «мертвого» пространства?

4. Как выглядит индикаторная диаграмма компрессора при наличии сопротивления клапанов?

5. Как определяется производительность реального компрессора с учетом коэффициента подачи?

6. Что такое предел сжатия и для чего он служит?

7. Как изображается индикаторная диаграмма реального компрессора с учетом всех потерь?

8. Как вычисляется количество отводимой теплоты при различных процессах сжатия?

9. Какими выражениями определяется мощность на привод одноступенчатого компрессора?

10. Каковы основные причины необходимости применения многоступенчатого сжатия?

11. Как выглядит принципиальная схема и индикаторная диаграмма многоступенчатого компрессора в p, V-диаграмме?

12. С помощью каких выражений вычисляется работа на привод при многоступенчатом сжатии?

Задачи

Задача 1. Компрессор всасывает воздуха при давлении и температуре t₁ = 27 ºС. Конечное давление воздуха составляет Найти теоретическую мощность двигателя для привода компрессора и расход охлаждающей воды, если температура ее повышается на 13 С. Расчет произвести для изотермического, адиабатного и политропного сжатия. Показатель политропы принять равным , а удельная теплоемкость воды .

Решение

Изотермическое сжатие

Работа компрессора: кВт·ч.

Теоретическая мощность двигателя: .

Теплоту, отводимую с охлаждающей водой, находим из уравнения теплового баланса: кВт·ч. Следовательно, расход охлаждающей воды

.

Адиабатное сжатие

Работа компрессора:

кВт·ч.

Теоретическая мощность двигателя: .

Расход охлаждающей воды не определяется, так как теплота не отводится Q = 0 (из названия процесса).

Политропное сжатие

Работа компрессора:

кВт·ч.

Теоретическая мощность двигателя:

Теплоту, отводимую с охлаждающей водой, находим из уравнения теплового баланса: где G – массовый расход воздуха в компрессоре, R – удельная газовая постоянная воздуха, ; ;

Расход охлаждающей воды: .

Задача 2. Одноступенчатый компрессор, имеющий коэффициент «мертвого» пространства , сжимает воздуха при нормальных условиях от давления p₁ = 0,1 МПа и температуры t₁ = 20 С до давления p₂ = 0,7 МПа. Сжатие и расширение воздуха совершается по политропе с показателем n = 1,3. Определить потребную мощность двигателя для привода компрессора и его объемный КПД (коэффициент всасывания). Эффективный КПД компрессора при политропном сжатии _п = 0,7.

Решение

V Рис. 51. К задаче 2

Работа компрессора определяется площадью индикаторной диаграммы 1234, рис. 51. Эта площадь может быть определена как разность площадей 1265 и 4365, т. е. как разность работ двух идеальных компрессоров. Следовательно,

Для 1 м³ всасываемого воздуха и, следовательно,

Полученное выражение совпадает с формулой, определяющей работу компрессора при отсутствии «мертвого» пространства. Объясняется это тем, что сжатый газ, остающийся в «мертвом» пространстве, расширяется до начального давления, компенсируя ту работу, которая была затрачена на его сжатие. Тогда теоретическая работа компрессора: .

Потребная мощность двигателя: .

Объемный КПД компрессора: .

Определим значение величин, входящих в это выражение:

; .

Следовательно, ; ; .

Тогда общий КПД компрессора: .

Объемный КПД компрессора можно также вычислить по формуле:

(в допустимых пределах ошибки).

Задача 3. Воздух при давлении p₁ = 0,1 МПа и температуре t₁ = 20 С должен быть сжат по адиабате до давления p₂ = 0,7 МПа. Определить температуру в конце сжатия, теоретическую работу компрессора и величину объемного КПД: а) для одноступенчатого компрессора; б) для двухступенчатого компрессора с промежуточным холодильником, в котором воздух охлаждается до начальной температуры. Относительная величина «мертвого» пространства  = 5 %.

Решение

а) Одноступенчатое сжатие

Температура в конце сжатия: .

Теоретическая работа компрессора:

.

Объемный КПД компрессора:

.

б) Двухступенчатое сжатие

Степень сжатия в каждой ступени:

Температура в конце сжатия:

Теоретическая работа двух ступеней компрессора:

.

Объемный КПД компрессора: .

Полученные результаты приведены в таблице ниже.

Наименование величины	Одноступенчатое сжатие	Двухступенчатое сжатие
Температура в конце сжатия, С	257	123
Теоретическая затрата работы,	238410	204534
Объемный КПД	0,73	0,912

Задача 4. Для двигателя с воспламенением от сжатия необходим трехступенчатый компрессор, подающий воздуха при давлении 8 МПа. Определить теоретическую мощность компрессора. Сжатие считать адиабатным. В начале сжатия p₁ = 0,095 МПа и t₁ = 17 ºС.

Решение

Отношение давлений в каждой ступени: .

Таким образом, и и, следовательно,

, .

Затрата работы на каждую ступень компрессора:

Затрата работы на трехступенчатый компрессор:

Мощность компрессора: .