Процеси зтискання газу

Теоретично процес зтискання газу в компресорі може бути адіабатичним або ізотермічним.

Адіабатичне зтискання – процес, під час якого тепло не підводиться до газу і не відводиться від нього. Тобто вся витрачена в компресорі робота перетворюється в тепло і витрачається на нагрівання газу. При адіабатичному зтисканні значно збільшується температура газу, що зтискається.

Ізотермічний процес – коли газ зтискається при постійній температурі, тобто при ізотермічному зтисканні газу необхідно охолоджувати компресор, щоб відводити тепло, еквівалентне роботі, що витрачається.

Потужність компресору

Теоретична потужність, що витрачається в компресорі:

, кВт або кВт, де

l – теоретична робота зтискання, Дж/кг;

Q – продуктивність компресору, м³/хв.;

ρ – густина газу, кг/м³;

G – кількість газа, що засасується, кг/сек..

Характеристика роботи поршневих компресорів

При випробовувані компресора знімається, як і для насоса, індикаторна діаграма.

Рис.1. показує теоретичну p – V діаграму компресору простої дії:

ab – лінія усмоктування;

bc – лінія зтискання;

cd – лінія нагнітання.

В теоретичному процесі поршень компресору в крайніх (мертвих) положеннях (точки b i d) вплотну підходять до кришки циліндру і усмоктування починається відразу після закінчення нагнітання. Від кривої bc залежить від процесу зтискання газу.

Робочий процес (рис.2.) в реальному компресорі значно відрізняється від теоретичного.

Р ис. 2

Між поршнем в мертвому положенні та кришкою циліндру завжди замикається деякий вільний об’єм, т. з. шкідливий простір. Величина шкідливого простору виражається долею ходи поршня і представлена на діаграмі відрізком V_шк. V – об’єм поршня.

Площа діаграми виражає роботу, що здійснюється в процесі зтискання газу.

V₁ – об’єм газу, що засмоктується циліндром.

V₂ – об’єм газу, що подається при нагнітанні трубопроводу.

- об’ємний коефіцієнт (відношення газу, що подає, до об’єму, який описує поршень).

- відношення об’єму газу, що подається в трубопровід нагнітання до об’єму, що описує поршень. (коефіцієнт подавання)

λ=λ_о·λ₁ – де λ₁ – коефіцієнт, що враховує витоки газу через неплотності та підігрівання його на вході до циліндру.

Таким чином:

Q=Z·F·S·n·λ – продуктивність поршневого компресору.

F – площа перерізу поршню, м²;

S – хода поршню, м;

n – число обертань валу компресору в 1 хвилину;

Z – число сторін поршню, що усмоктують.

Порівняння та вибір компресорних машин

Поршневі компресори, у порівнянні з відцентровими, мають недоліки, які притаманні усім поршневим машинам – тиха хода, великі розміри, вага, необхідність установки на масивних фундаментах. Але виготовлення відцентрових компресорів, які розраховані на невелику продуктивність та високий тиск, пов’язано зі значними труднощами. Тому при визначених умовах найчастіше використовують виключно поршневі компресори, особливо розповсюджені вертикальні поршневі компресори.

Ротаційні компресори, у порівнянні з поршневими, володіють тими ж перевагами, що і відцентрові, відрізняясь ще більшою компактністю та малою вагою. ККД ротаційних компресорів вище, ніж у турбокомпресорів.

Більшою компактністю та продуктивністю, а також високим ККД відрізняються осьові компресори.