Лабораторна робота №2 Дослідження процесів стиснення у поршневих компресорах.

Вивчення термодинамічних та енергетичних особливостей робочих процесів у поршневих компресорах. Експериментально визначити параметри газу, що стискається, продуктивність і потужність компресора в стаціонарному режимі, розрахувати основні показники . Проаналізувати та розрахувати ексергетичні втрати , побудувати процес стиснення і відповідний рівноважний процес в і - координатах і діаграму руху ексергії.

Загальні положення

Основні розрахункові рівняння робочого процесу компресора обчислюються із загальної термодинамічної моделі поточного стаціонарного процесу з урахуванням положень законів технічної термодинаміки.

Питома внутрішня робота компресора (Дж/кг

.

При вирішенні рівняння приймають, що процес стиснення являється політропним

де - показник стиснення (умовний показник «політропи»).

У разі адіабатного стиснення показник політропи замінюється показником адіабати

Величина енергії дисипації враховується внутрішнім к.к.д.

З урахуванням вищепоказаного рівняння має вигляд:

.

Величини і визначаються експериментально.

Теплова потужність охолодження

де - внутрішня потужність компресора.

В якості рівноважного процесу в охолоджувальних компресорах зазвичай приймають ізотермічний процес. Якщо коефіцієнт стиснення газу близький до одиниці і мало міняється в процесі стиснення, то для опису рівноважного процесу можна використовуватии політропне ( ізотермічне) наближення (показник політропи стиснення ). Як відомо, використання рівняння ідеального газу в процесах стиснення повітря з достатньою для технічних розрахунків точністю, допускається до тиску 10 МПа.

Процес стиснення в компресорі в T,s – координатах зображено на рисунку 1.

Рис. 1. – Зображення процесу стиснення в компресорі

1-2 політропне стиснення; 1-2^о- ізотермічне стиснення

Опис експериментальної установки

Схема установки показана на рис.2.

На лінії нагнітання поршневого компресора розміщені ресивер для згладжування пульсацій тиску, регулюючий вентиль для створення необхідного тиску нагнітання і магістраль для вимірювання витрати повітря за допомогою діафрагми в комплекті з диференціальним манометром , ртутним термометром (температура ) і тарировочним графіком залежності об'ємної витрати від перепаду тиску в мм вод. ст.

Тиск нагнітання вимірюється 6, а температура - термометром 7.

Рис.2 .– Схема експериментальної установки

1 дросельна діафрагма для виміру температури; 2-диференційний манометр; 3-термометр; 4- повітряний ресивер (магістраль); 5-регулюючий вентиль; 6- манометр; 7-термопара для заміру температури стиснення; 8-ресивер для зниження пульсацій; 9-поршневий компресор.

Порядок проведення роботи

Запускається компресор на холостому ходу (вентиль 5 повністю відкритий), а потім регулюючим вентилем 5 встановлюється по манометру 6 необхідний тиск . Після стабілізації режиму, коли температура встановилася, проводяться необхідні виміри і заносяться в таблицю1

Таблиця1 – Результати вимірювань

мм рт.ст	бар	С	С	С	мм в.с.	м3/с	Вт	Вт

Обробка результатів вимірювань:

густина повітря у витратній магістралі, кг/м³

масова продуктивність компресора, кг/с

внутрішня потужність компресора, Вт

,

де - потужність приводу компресора, Вт;

- потужність приводу холостого ходу (потужність приводу з від'єднаною витратною магістраллю), Вт

питома робота компресора, Дж/кг

умовний показник політропи стиснення

внутрішній к.к.д. компресора

втрата роботоздатності ( ексергії]) в процесі стиснення, Дж/кг

питома робота досконалого охолоджувального компресора (ізотермічний процес в політропному наближенні ), Дж/кг

відносний внутрішній (ізотермічний) к.к.д. компресора

повна втрата роботи за рахунок внутрішньої незворотності процесу, Дж/кг

питома теплота, що відводиться в систему охолодження, Дж/кг

теплова потужність, Вт

питомий об'єм повітря в характерних точках: (за рівнянням стану)

зміна питомої ентропії в процесі стиснення досліджуваного і досконального компресора, Дж/(кг×К)

механічний к.к.д. (з урахуванням втрат в електродвигуні) досліджуваного компресора

.

потужність, досконального компресора, Вт

втрати потужності в результаті додаткового розігрівання газу в процесі стиснення за рахунок дисипації енергії

за результатами розрахунків проводиться графічний аналіз процесів стиснення в - і - координатах та діаграму потоків ексергії .

Оцінка похибки експерименту

Точність розрахунку таких величин, як робота l_i, потужність N_К и т.ін., визначається точністю знаходження показника політропи n. Максимально можлива відносна похибка:

,

де DТ – абсолютна допустима похибка вимірювання температури; Dр – абсолютна допустима похибка вимірювань тиску р.

Звіт по роботі повинен вміщувати:

– постановку задачі;

– принципову схему експериментальної установки;

– таблиці вимірювань і розрахунків; порядок обробки даних;

– графіки процесу в - і - координатах;

– оцінку похибки експерименту.

Контрольні запитання

Покажіть в - і - координатах адіабатний, ізотермічний і характерні політропні процеси стиснення в ідеальному компресорі.

Поясніть принцип роботи об’ємного компресора на його індикаторній діаграмі в - координатах. У чому перевага ізотермічного стиснення?

Відобразіть процеси стиснення в - координатах і вкажіть теплоту , відведену (підведену) від робочого тіла.

Чому у реальному компресорі важко забезпечити ізотермічне стиснення?

Як обчислюється ефективність ідеального компресора?

Яким чином розраховується внутрішня потужність N_к компресора?

Поясніть характер залежності величини h_із від показника стиснення п.

Лабораторна робота № 3.