12. Анализ работы компрессора в зависимости от характера процесса сжатия.

Целесообразно рассмотреть три способа сжатия:

1. По изотерме

2. По адиабате

3. По политропе

13.1 Вычисление технической работы компрессора.

Искомой величтной является техническая работа компрессора

В действительности процесс сжатия газа в компрессоре протекает по политропе 1<n<k n = 1,18..1,2

В реальных процессах сжатия показатель политропы меняется вдоль кривой сжатия n = const

Техническая работа компрессора точно определяется по формуле путем численного интегрирования реальной индикаторной диаграммы. Это сложно. При практических расчетах при давлениях сжимаемого газа на выходе из компрессора . Сжимаемый газ можно считать идеальным газом и в этом случае для термодинамического анализа можно применить уравнения идеального газа PV = RT.

1. Уравнение процесса для 1 кг газа

2. Определяем техническую работу сжатия

текущие значения давления и удельного объема

Задан массовый расход m, кг/с

N – теоретическая мощность привода компрессора

3. Определяем количество теплоты переносимое от газа через стенки цилиндра в окружающую среду

4. Определение изменения энтропии в процессе политропного сжатия

13.2

Анализ формулы

Изобразим процессы сжатия в TS диаграмми

14. Процессы сжатия в многоступенчатом компрессоре на примере трехступенчатого поршневого компрессора.

На практике ряде случаев необхадимо получить на выходе из компрессора большие давления. В этом случае температура сжимаемого газа стаглвится недопустимо большой, что приводит к определенным трудностям.

Для преодаления этих трудностей поступают следующим образом, компрессор изготавливают из нескольких ступеней.

Алгоритм работы многоступенчатого компрессора в этом слуае следующий, сжимают газ политропно в первой ступени до допустимой температуры, затем газ с этой температурой нагревается в теплообменниках-холодильниках, где за счет охлаждающей воды температура газа охлаждается до начальной температуры.

Рассмотрим индикаторную диаграмму трехступенчатого поршневого компрессора.

1-2 – политропное сжатие газа в первой ступени

2-3 – изобарное охлаждение газа в теплообменнике-холодильнике 4

3-4 – политропное сжатие газа во второй ступени

4-5 – изобарное охлаждение в теплообменнике-холодильнике 5

5-6 – политропное сжатие в 3 ступени

В случае многоступенчатого сжатия в многостуаенчатом компрессоре имеется существенный выйгрыш в по сравнению с сжатием в одноступенчатом компрессоре до тогоже давления .

15.1 Распределение общего перепада давлений между ступенями компрессора

При анализе процессов сжатия в многоступенчатом компрессоре важную роль играет распределение общего перепада давлений между отдельными ступенями компрессора. Правила здесь следующие, сумарная техническая работа многоступенчатого компрессора должна быть минимальной. Анализ показывает, что для компрессора с числом ступеней z она будет минимальной тогда, когда отношение давления во всех ступенях компрессора будет одинаковое.

Z – число ступеней в многоступенчатом компрессоре

– давление газа на входе

– давление газа на выходе

– давление газа на входе в ступень

– давление газа на выходе из ступени

– степень повышения давления

Если температура газа на входе каждой ступени одинакова, то оказываются одинаковыми количества теплоты отводимые через стенки цилиндра в окружающую среду и одинаковые количества теплоты отводимые в теплообменниках-холодильниках.

Если записать уравнения политропного процесса

То из уравнения выше следует, что температуры на выходе из каждой ступени тоже одинаковы.

– количество теплоты отводимое в теплообменниках-холодильниках от газа

q^’_i – к-во теплоты отводимое через стенки цилиндра i-ступени и ОК

Выбор количества ступеней определяется не столько термодинамическими характеристиками, сколько технико-эконимическими сообоажениями.

Выбор количества ступеней определяется не столько термодинамическими характеристиками, сколько технико-эконимическими сообоажениями.

Основные расчетные формулы:

Искомой величиной в компрессорах является техническая работа компрессора.

Согласно формулам выше также следует, что количество работы затраченной в каждой ступени компрессора также одинакова.

А) Приизотермическом сжатии для 1 кг газа

15.2

Б) При адиабатном сжатии

В) При политропном сжатии

Определение количества теплоты

а) Через стенки цилиндра в окружающую среду

б) В теплообменниках-холодильниках