5. Складання звіту.

1 .Тема

2. Мета

3. Устаткування і прилади.

4. Описати пристрій і роботу шестерінчастого насоса.

5. Обчислити його продуктивність по заданій частоті обертання.

6. Викреслити основні деталі насоса не менше двох.

7. Написати висновки.

6.Контрольні запитання.

1. Призначення шестерінчастих насосів.

2. Дати визначення насосів.

3. У яких випадках застосовують шестерінчасті насоси.

4. Для перекачування яких рідин використовують шестерінчасті насоси.

5. Чому рівний ККД шестерінчастих насосів.

6. Область застосування шестерінчастих насосів.

7. У яких випадках використовуються насоси з трьома і більш шестернями.

8. Переваги шестерінчастих насосів.

9. Чому у шестерінчастих насосів відсутні клапана.

10. Чому шестерінчасті насоси не регулюються по подачі.

11. Недоліки шестерінчастих насосів.

12. Які насоси є різновидами шестерінчастих.

Лабораторная работа 2

Тема: Знакомство с устройством и работой поршневого компрессора

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является ознакомление с работой двухступенчатого поршневого компрессора и методикой расчёта основных параметров компрессора.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Поршневые компрессоры применяют для сжатия воздуха и других газов при умеренных подачах в широком интервале давлений.

По характеру действия поршневые компрессоры делятся на компрессоры простого действия, в которых за двойной ход поршня производится одно всасывание и одно нагнетание и компрессоры двойного действия, когда производится два всасывания и два нагнетания. По числу ступеней сжатия они могут быть одноступенчатыми и многосту­пенчатыми. В многоступенчатых компрессорах газ проходит последовательно ряд ступеней (цилиндров), постоянно сжимаясь до конечного давления. Между ступенями газ подвергается охлаждению в промежуточных холодильниках до температуры, близкой к температуре всасывания газа в компрессор.

Многоступенчатое сжатие позволяет избежать чрезмерного повышения температуры газа и снизить затраты энергии на сжатие, т.к. в этом случае процесс сжатия приближается к изотермическому процессу, для которого затрачиваемая работа минимальна. Кроме того, снижаются потери газа, связанные с сжатием газа во вредном пространстве, т. к. благодаря небольшой степени сжатия (отношение конечного давления к начальному в одной ступени) уменьшается холостой ход поршня при расширении газа во вредном пространстве и соответственно увеличивается объемный кпд, а следовательно, и действительная производительность компрессора. При больших степенях сжатия объемный кпд, а значит и производительность, будут стремиться к нулю. Поэтому для получения высоких давлений (свыше 0,4 МПа) из-за перечисленных выше причин применяют многоступенчатое сжатие.

Процесс сжатия в многоступенчатом компрессоре наиболее экономичен, если степень сжатия во всех ступенях одинакова. В этом случае степень сжатия газа β определяется по формуле:

(1)

где Р_к ,Р₁ - конечное и начальное давление газа соответственно; z - число ступеней сжатия.

Для двухступенчатого сжатия:

(2)

Степень сжатия в ступени компрессора не должна превышать 4-6.

Поршневые компрессоры могут быть с водяным охлаждением цилиндров и без охлаждения. В первом случае процесс сжатия газа приближается к изотермическому сжатию, во втором - к адиабатному.

Температура газа в конце сжатия Т_к , К для адиабатного процесса определяется по формуле:

Т_к=Т₁·β^к-1/к , (3)

где Т₁ - температура в начале сжатия, К; k - показатель адиабаты, для воздуха k = 1,4.

Теоретическая удельная работа, затрачиваемая при адиабатном сжатии l_ад, Дж/кг определяется по формуле:

l_ад = , (4)

где R = 287 Дж/кг - газовая постоянная для воздуха; T₃ - температура газа после холодильника перед второй ступенью сжатия, К.

Теоретическая мощность при адиабатном сжатии Nад, определяется по формуле

N_ад = ρ₁∙Q₁·l_ад, (5)

где ρ₁ - плотность газа на условия всасывания, кг/м³; Q₁ – производительность компрессора на условия всасывания, м³/с.

Мощность, потребляемая двигателем компрессора N, кВт определяется по формуле:

(6)

где η – общий КПД компрессора.

Объѐмный кпд компрессора λо определяется по формуле:

(7)

где ε_o – относительная величина вредного пространства.

3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Лабораторная установка (рисунок 1) состоит из двухступенчатого поршневого компрессора простого действия с воздушным охлаждением газа вентилятором в холодильнике после первой ступени сжатия и без водяного охлаждения цилиндров, ресивера, установленного на улице, системы трубопроводов, контрольно-измерительных приборов и трубопроводной арматуры.

Производительность компрессора на условия всасывания по паспортным данным (при P = 0,1 МПа и T = 293 К) Q = 0,0028 м³/с. Относительная величина вредного пространства ε_о= 0,08, общий КПД компрессора η = 0,7.

Воздух с улицы по всасывающему трубопроводу 6 поступает в цилиндр низкого давления 2, где сжимается от давления Р₁ до давления Р₂, регистрируемых соответственно по вакуумметру 13 и манометру 14. Далее по трубопроводам 7 и 8 через воздушный холодильник 4, обдуваемый вентилятором 5, газ поступает в цилиндр высокого давления 3, где сжимается до конечного давления P_к, регистрируемого по манометру 15, и по трубопроводам 9 и 10 нагнетается в ресивер (на схеме не показан).

Для контроля температуры после цилиндра низкого давления, холодильника и цилиндра высокого давления предусмотрены термометры 16, 17 и 18.

Работа проводится в следующем прядке. При выключенном компрессоре изучается его конструкция, основные узлы, определяется их назначение. При полностью открытом вентиле 12 и полностью закрытом вентиле 11 включается компрессор. После чего прикрывается вентиль 12 (но не полностью) до создания необходимого давления нагнетания Р_к, заданного преподавателем. Снимаются показания манометров 13, 14, 15 и термометров 16, 17, 18, определяется температура воздуха на улице. Полученные данные заносятся в таблицу опытных данных (табл.1).

Полностью открывается вентиль 12. Компрессор выключается. Производится обработка результатов опыта.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА

Определяется давление в начале сжатии P₁ и конце сжатия P_к, МПа:

P₁ = 0,1 – P_в, (8)

P_к = 0,1 + P_м. (9)

Определяется абсолютная температура в начале сжатия Т₁ и после холодильника Т₃ в К:

Т₁ = t₁ + 273, (10)

Т₃ = t₃ + 273. (11)

По формуле (2) определяется степень сжатия β, по формуле (3) – температура в конце сжатия Т_к, К, которая пересчитывается в °С по формуле:

t_к = Т_к – 273 (12)

Определяется плотность воздуха ρ, кг/м³ и производительность компрессора на условия всасывания при работе компрессора Q1, м3/с по формулам:

(13)

(14)

Давление P и P₁ в формулы (13) и (14) следует подставлять в Па (1 МПа = 106 Па).

По формулам (4) и (5) определяется теоретическая удельная работа и теоретическая мощность при адиабатном сжатии.

По формулам (6) и (7) определяется мощность, потребляемая двигателем компрессора и объѐмный КПД.

Расчѐтные данные оформляются в виде таблицы (табл. 2).

5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

5.1. При выполнении работы необходимо соблюдать требования, изложенные в инструкции по технике безопасности в лаборатории "Гидравлические и пневматические системы".

5.2. Включение компрессора производить после ознакомления с описанием установки и методикой проведения работы и только с разрешения преподавателя или лаборанта, убедившись сначала, что вентиль 12 полностью открыт, а вентиль 11 закрыт.

5.3. Перед включением компрессора убедиться в наличии необходимого количества масла в картере компрессора (с помощью щупа), исправности КИП, отсутствии открытых вращающихся частей.

5.4. В процессе работы ЗАПРЕЩАЕТСЯ полностью закрывать вентиль 12.

5.5. По окончании работы убедиться, что вентиль 12 полностью открыт.

6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

6.1. Цель работы.

6.2. Опытные данные по форме:

6.3. Схема лабораторной установки (рис 1).

6.4 Обработка опытных данных.

6.5. Измеренные и вычисленные величины по форме:

Давление и температура на всасывании			Давление и температура после I ступени сжатия				Давление и температура после II ступени сжатия
Pв		t1	Pм1		t2	t3	Pм		tк
кг/см2	МПа	°С	кг/см2	МПа	°С	°С	кг/см2	МПа	°С

Таблица 2 – Результаты работы

Наименование параметра	Единица измерения	Значение
1. Температура в конце сжатия tк	°С
2. Теоретическая удельная работа lад	кДж/кг
3. Теоретическая мощность при адиабатном сжатии Nад	кВт
4. Мощность, потребляемая двигателем компрессора N	кВт
5. Объѐмный кпд λo	-

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки:

1 – компрессор; 2 – цилиндр I ступени (цилиндр низкого давления); 3 – цилиндр II ступени (цилиндр высокого давления); 4 – холодильник; 5 – вентилятор;

6 – всасывающий трубопровод; 7, 8, 9 – трубопроводы; 10 – нагнетательный трубопровод; 11, 12 – вентили; 13 – вакуумметр; 14, 15 – манометры;

16, 17, 18 – термометры.

Таблица 1- Опытные данные

№ в-та	Давление и температура на всасывании			Давление и температура после I ступени сжатия				Давление и температура после II ступени сжатия
	Рв		t1	Рм1		t2	t3	Рм		tк
	кг/см2	МПа	0С	кг/см2	МПа	0С	0С	кг/см2	МПа	0С
1	1	0,1	20	2,5	0,25	125	20	4,5	0,45
2	1	0,1	20	3	0,3	130	20	6	0,6
3	1	0,1	20	3,5	0,35	135	20	7	0,7
4	1	0,1	20	4	0,4	140	20	8	0,8
5	1	0,1	20	4,5	0,45	145	20	9	0,9
6	1	0,1	20	5	0,5	150	20	10	1
7	1	0,1	20	5,5	0,55	155	20	11	1,1
8	1	0,1	20	6	0,6	160	20	12	1,2
9	1	0,1	20	2,5	0,25	125	20	4,5	0,45
10	1	0,1	20	3	0,3	130	20	6	0,6
11	1	0,1	20	3,5	0,35	135	20	7	0,7
12	1	0,1	20	4	0,4	140	20	8	0,8
13	1	0,1	20	4,5	0,45	145	20	9	0,9
14	1	0,1	20	5	0,5	150	20	10	1
15	1	0,1	20	5,5	0,55	155	20	11	1,1
16	1	0,1	20	6	0,6	160	20	12	1,2
17	1	0,1	20	2,5	0,25	125	20	4,5	0,45
18	1	0,1	20	3	0,3	130	20	6	0,6
19	1	0,1	20	3,5	0,35	135	20	7	0,7
20	1	0,1	20	4	0,4	140	20	8	0,8
21	1	0,1	20	4,5	0,45	145	20	9	0,9
22	1	0,1	20	5	0,5	150	20	10	1
23	1	0,1	20	5,5	0,55	155	20	11	1,1
24	1	0,1	20	6	0,6	160	20	12	1,2
25	1	0,1	20	2,5	0,25	125	20	4,5	0,45
26	1	0,1	20	3	0,3	130	20	6	0,6
27	1	0,1	20	3,5	0,35	135	20	7	0,7
28	1	0,1	20	4	0,4	140	20	8	0,8
29	1	0,1	20	4,5	0 ,45	145	20	9	0,9
30	1	0,1	20	5	0,5	150	20	10	1