3.1.3. Мощность привода идеального компрессора и коэффициенты полезного действия (кпд)

При оценке совершенства реальных компрессорных машин их сравнивают с идеальными. Для охлаждаемого компрессора вводится изотермический КПД

, (3.7)

где l_д - действительная удельная работа на привод реального охлаждаемого компрессора;

- теоретическая мощность; (3.8)

N_д - действительная мощность; G - расход газа, кг/с.

Работа на привод идеального компрессора при изотермическом сжатии в единицу времени

, (3.9)

следовательно, и мощность

. (3.10)

Для неохлаждаемого компрессора вводится понятие адиабатного КПД

, (3.11)

, (3.12)

где i - порядковый номер ступени компрессора i=1, 2…z, где z - число ступеней. Однако предполагается, что

l_i=l₁=l₂=…=l_z. (3.13)

Тогда затрата работы на привод компрессора при z ступенях равна

L_k=z × l_i. (3.14)

Мощность привода соответственно

N_k=L_k× G. (3.15)

Вопросы для самопроверки

1. Как зависит работа, затрачиваемая на привод компрессора, от показателя политропы сжатия?

2. Изобразите в координатах р, v изотермический, политропный и адиабатный процессы сжатия в компрессоре. В каком из этих процессов работа, затрачиваемая на привод компрессора, будет наименьшей?

3. Что такое объемный КПД компрессора?

4. Как влияет наличие вредного пространства на производительность компрессора?

5. В чем заключается преимущество многоступенчатого сжатия газа в компрессоре?

6. Как вычисляется необходимое число ступеней сжатия в многоступенчатом процессоре?

7. Что такое адиабатный и изотермический КПД компрессора?

8. Изобразите индикаторную диаграмму одноступенчатого и поршневого компрессоров в координатах p, v и T, s.

9. Каковы особенности работы центробежных и осевых компрессоров?

3.2. Циклы двигателей внутреннего сгорания (двс)

Циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Индикаторная диаграмма и идеальный цикл ДВС. Цикл с изохорным подводом теплоты (цикл Отто). Цикл с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля). Цикл со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера). Сравнение термических КПД циклов ДВС. Термодинамический анализ КПД циклов по средним температурам подвода и отвода теплоты. Удельный расход топлива.

По теме выполняется контрольная работа (зад. № 10).

Лабораторные работы не предусмотрены.

После изучения теоретического материала следует ответить на вопросы для самопроверки по этой теме. Ответы так же можно найти в учебниках [1, 3].

3.2.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (двс)

Тепловые двигатели предназначены для преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу.

При рассмотрении идеальных циклов делаются следующие допущения:

1. Предполагается, что цикл осуществляется постоянным количеством идеального газа, неизменного химического состава и постоянной теплоёмкости.

2. Предполагается, что процессы сжатия и расширения протекают без теплообмена с внешней средой, т.е. по адиабате.

3. Сгорание топлива и удаление продуктов сгорания заменяются условными процессами подвода и отвода тепла, протекающими при v = const или р = const.

Для характеристики цикла вводятся понятия о его параметрах, представляющих собой отношение объёмов, температур и давлений в характерных точках цикла. К ним относятся: степень сжатия ε – это отношение объёма в начале сжатия к объёму в конце сжатия ( ); степень повышения давления λ – отношение наибольшего давления в цикле к давлению конца сжатия ( ); степень предварительного расширения ρ – это отношение объёма в конце подвода тепла к объёму в конце сжатия ( ).

В ДВС в качестве рабочего тела служат газообразные продукты сгорания топлива. Все современные ДВС подразделяются на три основные группы, в которых теплота к рабочему телу подводится:

- при постоянном объеме (v=const, цикл Отто);

- при постоянном давлении (p=const, цикл Дизеля);

- вначале при v=const и затем при p=const (смешанный цикл Тринклера).