3.2. Измеряемые параметры и представление результатов

Для решения поставленных задач компрессор оснащен комплектом КИП, позволяющим измерять следующие параметры:

• давление и температуру газа на всасывании и нагнетании каждой ступени;

• массовый расход газа, проходящего через компрессор;

• мощность, потребляемую электродвигателем из сети.

По результатам измерений необходимо построить:

1. График изменения отношений давлений П_i и температур нагнетаемого газа по ступеням в пусковой период.

2. Процесс сжатия в многоступенчатом компрессоре для установившегося режима в Т-S диаграмме и определить:

• условный температурный показатель политропы сжатия в каждой ступени;

• работу, затрачиваемую в каждой ступени;

• количество теплоты, отводимой от газа в цилиндрах и холодильниках каждой ступени компрессора;

• оценить величину потерь энергии в механизме движения, вспомогательных устройствах и электродвигателе.

3.3. Порядок проведения работы

Перед проведением работы студент обязан:

1. Ознакомиться с назначением, конструкцией, параметрами компрессора, его приводом, системами смазки и охлаждения.

2. Составить схему 4-х ступенчатого сжатия газа в поршневом компрессоре с охлаждением газа в цилиндрах и холодильниках; изобразить процессы в Т-S диаграмме (рис. 5 и 6).

3. Составить полную схему компрессора, включая межступенчатые аппараты и коммуникации с размещением всех КИП и органов управления (рис. 7).

4. Составить перечень КИП c указанием их характеристик.

5. Заготовить протоколы наблюдений и обработки результатов измерений.

Знание перечисленных в пунктах 1 – 5 положений проверяется до начала работы и является обязательным условием для допуска к ней. До начала работы каждый студент занимает свое рабочее место, определенное руководителем, и следит за показаниями вверенных ему приборов. В соответствии с правилами пуска включают в работу компрессор. Через определенные промежутки времени руководитель дает сигнал для очередной записи показаний приборов.

3.4. Обработка опытных данных

Массовый расход газа через компрессор определяется по перепаду давлений на дифференциальном манометре расходной диаграммы, установленной на всасывающем трубопроводе, или с помощью газового счетчика, смонтированного в нагнетательном тракте компрессора.

Абсолютные давления всасывания и нагнетания в каждой ступени определяются по манометрам с учетом атмосферного давления:

р_i.абс = p_i.ман + р_атм (14)

Отношение давлений по ступеням

(15)

Абсолютная температура газа на всасывании (нагнетании) каждой ступени

Т = t + 273 (16)

Электрическая мощность, потребляемая двигателем, определяется по результатам измерения силы тока и напряжения прибором К-50.

Температурные показатели политропы конечных параметров сжатия (определяются только для установившихся режимов)

(17)

Работа l_i (Дж/кг), затрачиваемая на сжатие и перемещение 1 кг идеального газа в i-й ступени, при n = n_T рассчитывается по уравнению:

(18)

Количество тепла q (Дж/кг), отводимое от 1 кг газа в цилиндре q_ц.i ступени и в промежуточном холодильнике q_х.i можно определить с помощью диаграммы Т-S или воспользовавшись соотношением:

(19)

, (20)

где S = f(p, T) и h = f(p ,T) определены в соответствии с [4].

С другой стороны, при политропном процессе сжатия величина q_ц.i связана с работой ступени уравнением, справедливым для идеального газа:

, (21)

а величина

, (22)

где С_р.ср – средняя теплоемкость воздуха, определяемая по [4] при р = р_нг.i и средней температуре газа в холодильнике:

(23)

Рис. 5. Принципиальная схема 4-х ступенчатого сжатия в поршневом компрессоре с охлаждением в цилиндрах и холодильниках

По измеренным значениям объёмного расхода газа V(м³/с) на выходе компрессора и вычисленным величинам массового расхода m (кг/с) и удельным политропным работам ступеней определим суммарную мощность компрессора при политропном процессе сжатия:

N_пол.К = m·Σl_i (24)

Отношение полученной мощности N_пол.К к мощности, потребляемой двигателем из электросети N_эл, измеренной по показателям прибора К-50, характеризует потери энергии в механизме движения, вспомогательных устройствах и приводе:

(25)

Рис. 6. Многоступенчатое сжатие в компрессоре с охлаждением газа в цилиндрах и промежуточных холодильниках. (Т_вс.ІІ, Т_вс.ІІІ, Т_вс.ІV – принять на 6 градусов выше температуры охлаждающей воды)

Результаты обработки опытных данных следует представить в табличной форме, сопоставить с паспортными данными и сделать выводы о влиянии конечного давления на производительность многоступенчатого компрессора, затраты мощности и распределение давлений по ступеням.