§ 15.3. Мощность одноступенчатого компрессора

Понятия «индикаторная мощность» рабочей камеры или всего компрессора ∑N_инд аналогичны соответствующим понятиям в теории насосов. Рассмотрим способы вычисления индикаторной мощности при заданных условиях перекачивания газа.

1. С использованием адиабатического индикаторного КПД, который для поршневой машины идентичен внутреннему адиабатическому и, следовательно, зависит не только от внутренних потерь, но и от степени приближения действительного процесса сжатия к адиабатическому:

. (15.13)

На рис. 15.5 показан характер изменения η_ад.и в зависимости от начального и конечного давлений. Вариант этого способа – применение формулы

, (15.14)

где ∆c_инд – к о э ф ф и ц и е н т и н д и к а т о р н ы х п о т е р ь, определяемый по опытному графику (рис. 15.5, справа)¹.

____________

¹ Очевидно, что указанные варианты расчёта индикаторной мощности связаны формулой:

Рис. 15.5. График зависимости внутреннего адиабатического КПД

коэффициента индикаторных потерь от давления [15]

2. По методу М. И. Френкеля индикаторную мощность можно вычислить путём замены в формуле адиабатической мощности отношения давления ε большей величиной :

, (15.15)

где λ_о,а – объёмный коэффициент при адиабатическом расширении газа (n_p = k); δ – сумма относительных потерь при всасывании и выталкивании, определяемая по графику (рис. 15.6): .

По оси абсцисс отложены давления в трубопроводе, при которых происходит соответственно всасывание или выталкивание.

Рис. 15.6. График для определения потерь мощности [15]

1 – по средним данным; 2 – по сниженным значениям

График построен для воздуха, а при перекачивании других газов следует учитывать, что потеря давления пропорциональна плотности газа.

3. Наиболее удобный способ определения индикаторной мощности – по графику удельной индикаторной мощности

, (15.16)

построенному по данным испытания аналогичных компрессоров (рис.15.7, а).

С помощью графиков (см. рис. 15.4 и 15.7, а) легко определить число компрессоров выбранной модели, необходимых для заданной подачи сухого газа ( )_общ при известных условиях перекачивания, а также рассчитать загрузку компрессоров.

Рис. 15.7. Графики удельной индикаторной мощности и КПД поршневых

компрессоров

Исходя из номинальной индикаторной мощности и определив по графику N_инд.уд для заданного значения ε, находим объёмную подачу для одной машины из формулы (15.16) и число компрессоров . Зная начальные условия, далее вычислим из формулы¹

,

где индекс «0» соответствует стандартным условиям (Z₀ = 1).

По и ε на графике рис. 15.4 находим точку, координированную этими величинами, и назначаем тот объём «мёртвого» пространства, при котором будет обеспечиваться требуемый расход газа на входе в компрессоры.

При перекачивании углеводородных газов в расчёт индикаторной мощности компрессора вносятся поправки на реальность газа.

Мощность компрессора

, (15.17)

где N_м – мощность механического трения. Можно использовать механический КПД (см. § 12.3. Мощность и КПД компрессора), учитывая, однако, что значение η_м изменяется в зависимости от нагрузки (рис. 15.7, б), поскольку при неизменной частоте вращения вала механические потери приблизительно постоянные. Чем меньше начальное давление газа и чем меньше значение ε, тем меньше нагружен компрессор и тем ниже механический КПД.

Мощность компрессора можно определить также по адиабатической мощности, если имеются данные об адиабатическом КПД (рис. 15.7, в) η_{ад =} η_ад.иη_м.