15. Опишите процесс сжатия газов в компрессоре в pv и ts координатах.

Компрессором называется устройство, предназначенное для сжатия и перемещения газов.

Принцип действия поршневого компрессора таков (рис. 5.8): при движении поршня слева направо давление в цилиндре становится меньше давления р₁ и открывается всасывающий клапан. Цилиндр заполняется газом. Всасывание изображается на индикаторной диаграмме линией 4-1. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, и газ сжимается по линии 1-2. Давление в цилиндре увеличивается до тех пор, пока не станет больше р₂ Нагнетательный клапан открывается, и газ выталкивается поршнем в сеть (линия 2-3). Затем нагнетательный клапан закрывается, и все процессы повторяются.

Степень сжатия в компрессоре

1. изобарное всасывание

2. политропное сжатие

2-3 изобарное нагнетание в магистраль

Вообще, процесс сжатия газа в компрессоре в зависимости от условий теплообмена между рабочим телом и стенками цилиндра может осуществляться по изотерме 1-2 (рис.8.6), адиабате 1-2' и политропе 1-2". Работа, затрачиваемая на сжатие, в этих процессах будет различная. Сжатие по изотерме позволяет затратить наименьшую работу, которая графически изобразится площадью 1-2-3-0-1. Вся энергия в этом случае, подводимая в форме работы, отводится в виде теплоты.

Сжатие по адиабате требует наибольшей затраты работы (графически работа равна площади 1-2'-3-0-1). При этом вся энергия, подводимая в виде работы, идет на изменение энтальпии. Так как осуществить изотермически сжатие газа практически невозможно из-за того, что теплоту, выделяющуюся в процессе сжатия, полностью отвести нельзя, а в процессе адиабатного сжатия затрачивается наибольшая работа, то в технике процессы сжатия в компрессорах осуществляются по политропе. Причём чтобы уменьшить работу сжатия, процесс сжатия приближают к изотермическому, для этого отводят от сжимаемого газа теплоту путём охлаждение рубашки цилиндра водой.

16.Что такое помпаж и как его избежать?

Помпажем называется неустойчивый автоколебательный режим работы компрессоров наблюдающихся в зоне малых подач. Помпаж связан со сжимаемостью газов и немонотонной формой наборной характеристикой компрессоров. Помпаж характерен для центробежных и осевых компрессоров.

Помпаж – возникают периодические колебания работы машины.

Помпажные явления протекают обычно весьма интенсивно и могут провести к разрушению установки. Работа при помпаже не допускается . Помпаж опасен ввиду резкого повышения в потоке и увеличения давления напряжения в рабочих частях машины.

Помпаж нагружает лопатки и диски, появление трещин работы в нём не допустимы. Эксплуатационные инструкции требуют работы до границ помпажа.

Помпаж появляется в области малых подач, логда рабочая точка приходится на восходящий участок рабочей характеристики нагнетателях.

Предупреждение помпажа достигается следующими мерами:

1. Созданием конструкции машины с границей помпажа максимально сдвинутой в области малых подач.

Создание машин с характеристиками без восходящего участка. Для этого разрабатывается рациональная форма проточной части машины и профили рабочих лопастей. Большое значение имеет также количество рабочих и направляющих лопастей.

2. Применение также специальных противопомпажных устройств не позволяющих машине переходить границу помпажа . Например устанавливаются противопомпажные клапаны настроенные таким образом, что при уменьшении расхода потребителей до граничного значения ; они начинают перепуск части среды на всас машины.

К-компрессор, Р- регулятор

АК- антипомпажный клапан

Косвенным свидетельствованием помпажа

является изменение его акустических характеристик

Наиболее подвержены помпажу компрессоры,

гораздо меньшей степени вентиляторы. В насосах

помпаж возможен в одном случае, когда насос

нагнетает жидкость закрытый резервуар в котором

есть свободная поверхность.

17.Как запускаются мощные центробежные поршневые компрессоры?

Запускаются на холостом ходе без нагрузки со сбросом воздуха в атмосферу (на всас).

Компрессоры на компрессорных станциях работают параллельно на общий коллектор, давление в коллекторе при пуске компрессора будет его нагружать, поэтому и требуется пусковая линия.

18.Для чего служат промежуточные и концевые холодильники в компрессоре?

19.Наиболее распространенные причины перерасходов электроэнергии на сжатие воздуха?

20.Истечение идеального газа из суживающего сопла. Критическое отношение давлений. Критический расход.

21. Истечение идеального газа через сопло Лаваля. Расчетный и нерасчетный режимы работы сопла.

22.Цикл идеального теплового двигателя и его кпд.(Цикл Карно)

Система коэффициентов полезного действия:

1.Отношение работы, производимой двигателем за цикл, к количеству теплоты, подведенной за этот цикл от горячего источника, называется термическим коэффициентом полезного действия (КПД) цикла:

2.Внутренний КПД цикла

где внутренний относительный КПД цикла, определяется экспериментально, оценивает потери работы из-за необратимости процесса.

3.Эффективный КПД, оценивает работу которая отдается потребителю.

Цикл Карно. Цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат

Осуществление цикла Карно в тепловой машине можно представить следующим образом. Газ (рабочее тело) с начальными параметрами, характеризующимися точкой а (рис. 3.4), помещен в цилиндр под поршень, причем боковые стенки цилиндра и поршень абсолютно нетеплопроводны, так что теплота может передаваться только через основание цилиндра.

В водим цилиндр в соприкосновение с горячим источником теплоты. Расширяясь изотермически при температуре Т₁ от объема V_а до объема Vь, газ забирает от горючего источника теплоту q₁=T₁(s₂-s₁). В точке b подвод теплоты прекращаем и ставим цилиндр на теплоизолятор. Дальнейшее расширение рабочего тела происходит адиабатно. Работа расширения совершается при этом только за счет внутренней энергии, в результате чего температура газа падает до T₂. Теперь возвратим тело в начальное состояние. Для этого сначала поместим цилиндр на холодный источник с температурой T₂ и будем сжимать рабочее тело по изотерме cd, совершая работу l₂ и отводя при этом к нижнему источнику от рабочего тела теплоту q₂=T₂(s₂-s₁). Затем снова поставим цилиндр на теплоизолятор и дальнейшее сжатие проведем в адиабатных условиях. Работа, затраченная на сжатие по линии dа, идет на увеличение внутренней энергии, в результате чего температура газа увеличивается до Т₁.

Таким образом, в результате цикла каждый килограмм газа получает от горячего источника теплоту q₁\, отдает холодному теплоту q₂ и совершает работу l_ц

Термический КПД цикла Карно зависит только от абсолютных температур горячего и холодного источников.

Обратный цикл Карно

При наличии только двух источников теплоты с температурами Т\ и Т2 можно осуществить более сложный цикл, если использовать регенерацию теплоты. Сущность ее заключается в следующем

Равновесные циклы, подобные рассмотренному и осуществляемые так же, как и цикл Карно, между двумя источниками теплоты, имеют КПД, равный КПД цикла Карно. Они называются обобщенными(регенеративными)циклами Карно.

Регенерация тепла- это совмещены верхний и нижний источник тепла работы в одном интервале температур (основной способ повышения КПД)

Полная регенерация – количество подводимого тепла равно отводимому теплу.

Обратный цикл Карно

Осуществим цикл Карно в обратном направлении. Рабочее тело с начальными параметрами точки а (рис. 3.6) расширяется адиабатно, совершая работу расширения за счет внутренней энергии, и охлаждается от температуры Т₁ до температуры Т₂ Дальнейшее расширение происходит по изотерме, и рабочее тело отбирает от нижнего источника с темпе-гатурой Т₂ теплоту q₂ Далее газ подвергается сжатию сначала по адиабате, его температура от Т₂ повышается до Т₁,, а затем по изотерме (Т₁=const). При этом рабочее тело отдает верхнему источнику с температурой Т₁ количество теплоты q₁.

Обратный цикл Карно является идеальным циклом холодильных уста­новок и так называемых тепловых насосов

В холодильной установке рабочими телами служат, как правило, пары легко-кипящих жидкостей фреона, аммиака и т. п. Процесс «перекачки теплоты» от тел, помещенных в холодильную камеру, к окружающей среде происходит за счет затрат электроэнергии

Эффективность холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом, определяемым, как отношение количества теплоты, отнятой за цикл от холодильной камеры, к затраченной в цикле работе:

Для обратного цикла Карно