3. Сведения из теории и расчетные зависимости

Характеристика поршневого компрессора представляет собой совокупность зависимостей производительности Q, потребляемой мощности N, коэффициента подачи λ, изотермического КПД η_из, а для неохлаждаемых компрессоров и адиабатического КПД η_ад от степени сжатия ε.

Степенью сжатия называется отношение давлений сжимаемого газа в конце и начале сжатия

, (1)

где р_н и р_в – абсолютные давления нагнетания и всасывания, Па.

Объемной производительностью (подачей) компрессора Q называется объем газа, подаваемого компрессором в напорный трубопровод в единицу времени. Обычно производительность приводят к давлению и температуре газа на входе в компрессор (к условиям всасывания), подачу – к давлению и температуре газа на выходе из компрессора (к условиям нагнетания).

Действительная производительность компрессора всегда меньше теоретической вследствие наличия мертвого пространства; утечек газа через клапаны, сальники, зазоры между поршневыми кольцами и внутренней поверхностью цилиндра; нагрева газа при всасывании от рабочих органов компрессора и т. д. Отношение действительной производительности Q к теоретической Q_т, равной объему, описываемому поршнем в единицу времени, называется объемным КПД или коэффициентом подачи компрессора

. (2)

Подводимая к валу компрессора мощность N затрачивается на сжатие и перемещение газа в рабочей части компрессора, а также на преодоление механических сил трения.

, (3)

где N_инд – индикаторная (внутренняя) мощность компрессора (величина работы, затраченной в цикле в единицу времени); η_м – механический КПД компрессора (учитывает затраты мощности на преодоление сил трения в кривошипно-шатунном механизме и цилиндре).

При политропическом сжатии в компрессоре индикаторная мощность

, (4)

где n – показатель политропы.

Для оценки совершенства процесса сжатия газа в компрессоре обычно сравнивают мощность N, фактически затрачиваемую на сжатие, с мощностью, необходимой при изотермическом N_из или адиабатическом N_ад сжатии.

Отношение N_из к N называют изотермическим КПД компрессора

. (5)

Адиабатический КПД представляет собой отношение

. (6)

Обычно расчет мощности, подводимой к валу компрессора, ведется по уравнению (5) для охлаждаемых компрессоров и по уравнению (6) для неохлаждаемых.

4. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рис. 9) состоит из вертикального одноступенчатого двухцилиндрового компрессора с воздушным охлаждением марки СО-7А, демпфирующей емкости объемом 0,4 м³, трубопроводов, арматуры и контрольно-измерительных приборов.

Компрессор 1 через установленный на нем воздушный фильтр всасывает воздух из помещения лаборатории и подает его в ресивер 2, который служит для уменьшения пульсаций давления в потоке воздуха перед измерительной камерной диафрагмой 5. Вентиль 4 предназначен для поддержания определенного давления на выходе из компрессора.

Рис. 9. Схема лабораторной установки:

1 – компрессор; 2 – демпфирующая емкость; 3, 4 – вентили; 5 – диафрагма; 6, 10 – манометры; 7, 9 – логометры; 8 – сигнальная лампа; 11 – ваттметр; 12 – тягонапоромер; 13 – пусковая кнопка; 14, 15 – термометры сопротивления

Производительность компрессора замеряется с помощью диафрагмы 5, соединенной с жидкостным тягонапоромером 12. Для замера давления, создаваемого компрессором, к нагнетательному трубопроводу присоединен манометр 10, для контроля давления воздуха перед диафрагмой установлен манометр 6. Вентиль 3 служит для сброса воздуха и накапливающегося небольшого количества воды и масла из демпфирующей емкости 2.

Температура воздуха в нагнетательной и отводящей линиях замеряется термометрами сопротивления 14 и 15. Отсчет показаний производится со шкал вторичных приборов – логометров 7 и 9. Электрическая мощность, потребляемая двигателем, замеряется ваттметром 11, а частота вращения коленчатого вала компрессора – ручным тахометром часового типа. Пуск и выключение компрессора производятся с помощью пусковой кнопки 13.

Компрессорный агрегат СО-7А (рис. 10) состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, компрессора, ресивера, предохранительного клапана и воздушного фильтра. Охлаждение компрессора воздушное принудительное. Оно обеспечивается потоком воздуха от лопастей шкива–маховика, приводимого во вращение коленчатым валом компрессора через клиновой ремень. Техническая характеристика компрессора приведена в таблице.