2.1. Ідеальний компресор

Д ля наочності подамо ідеальний компресор як поршневий компресор (рис. 2.1). Компресор засмоктує повітря з атмосфери через забірник і впу-скний клапан. Стиснене повітря виводиться через випускний клапан у по-вітрязбірник або ресивер, де тиск складає р_р. В якості впускних і випус-кних клапанів звичайно зас-тосовуються самодійні зворо-тні клапани.

Над циліндром компре-сора побудуємо діаграму р – V так, щоб положення порш-ня відповідало поточному значенню обєму циліндра. Приймемо, що повний заряд циліндра дорівнює 1 кг повіт-ря.

Цикл роботи компресо-ра починається зі всмоктування. При цьому поршень рухається зліва на-право, збільшуючи обєм циліндра. Через відкритий впускний клапан ци-ліндр наповнюється повітрям при атмосферному тиску р_а, оскільки в іде-альному компресорі втрати тиску відсутні. Процес всмоктування на діа-грамі зображується горизонтальною прямою 0 – 1. Після закінчення всмок-тування починається зворотний рух поршня. Впускний клапан закрива-ється. Оскільки обєм циліндра зменшується, повітря стискається і тиск йо-го зростає. Процес стискання на діаграмі зображується кривою 1 – 2. Тиск в циліндрі збільшується до величини, що дорівнює тиску р_р в ресивері. При цьому відкривається випускний клапан, і поршень при подальшому руху виштовхує стиснене повітря в ресивер. Під час виштовхування тиск в циліндрі дорівнює р_р, оскільки передбачається, що обєм ресивера у порів-нянні із обємом циліндра достатньо великий і помітного підвищення тис-ку в ньому не спостерігається. Процес виштовхування на діаграмі зображу-ється горизонтальною ділянкою 2 – 3. Після цього починається новий цикл роботи компресора.

Зображення циклу роботи компресора в координатах р – V називається індикаторною діаграмою ідеального компресора.

2.2. Ідеальний вакуумнасос

Цикл роботи ідеального вакуумнасоса може бути побудований аналогічно циклу ідеального компресора. Вакуумнасос засмоктує повітря з ва-куумної ємкості, де тиск дорівнює р_в, і виштовхує повітря в атмосферу. В принципі, в якості вакуумнасоса може бути використаний компресор при відповідному підключенні його уводу і виводу.

І деальний вакуумна-сос як і компресор подамо у вигляді поршневої маши-ни. Слід відмітити, що в поршневому вакуумнасосі самодійні зворотні клапани внаслідок невеликої різниці тисків працюють ненадійно. Внаслідок цьо-го, для направлення повіт-ряних потоків застосову-ють золотниковий прист-рій або клапани з примусо-вим керуванням.

Вакуумнасос засмоктує повітря під тиском р_в, стискає його до атмос-ферного тиску р_а і далі виштовхує його в атмосферу. Робочий процес іде-ального вакуумнасоса зображений на рис. 2.2. Індикаторна діаграма іде-ального вакуумнасоса відрізняється від діаграми ідеального компресора значеннями початкового і кінцевого тисків циклу.

2.3. Ідеальний пневмодвигун

В якості пневмомоторів можуть безпосередньо використовуватись деякі типи компресорів. Однак, наприклад, поршневий компресор для по-дібної мети не підходить, оскільки в режимі двигуна зворотні клапани спрацьовували б неправильно. Замість зворотних клапанів в поршневі пневмодвигуни для розподілення повітряних потоків вбудовують золот-никові пристрої або клапани з примусовим керуванням.

Ідеальний пневмо-двигун, так само як і по-передні пристрої подамо у вигляді поршневої ма-шини. Припустимо, що повний заряд повітря в циліндрі пневмодвигуна дорівнює 1 кг. Цикл по-чинається із заповнення циліндра стисненим по-вітрям з ресивера під тиском р_р. Для кращого використання енергії стисненого повітря уве-деному в циліндр заряду необхідно дати можли-вість розширюватись. В цьому звязку впуск по-вітря слід припинити заз-далегідь з таким розра-хунком, щоб при досяг-ненні поршнем крайньо-го положення тиск в ци-ліндрі дорівнював би ат-мосферному. Цикл закін-чується виштовхуванням відпрацьованого повітря з циліндра при атмосферному тиску р_а. Таким чином, індикаторна діаграма ідеального пневмодвигуна утворюється горизонтальною прямою 0 – 1 на-повнення, кривою 1 – 2 розширення і горизонтальною прямою 2 – 3 ви-штовхування (див. рис. 2.3).

За формою індикаторна діаграма ідеального пневмодвигуна нагадує діаграму ідеального компресора, але відрізняється зворотним напрямком циклу, оскільки механічна енергія не витрачається, а виробляється.