книги из ГПНТБ / Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций

157

воздуха в камѳрѳ 3, воздух из всасывающего патрубка I через клапаны 2 поступает в цилиндр Іб компрессора. Сближение порш­ ней с момента начала всасывания совершается по инерции. В мо­ мент наибольшего их сближения череэ форсунку в цилиндр двига­ теля впрыскивается топливо и процесс повторяется.

Свободнопоршневые дизель-компрессоры по сравнению с при­ водными имеют следующие преимущества:

-полную уравновешенность подвижных частей, что позволяет производить их установку на легкой раме без специального фун­ дамента;

-малый вес, составляющий около 1/3 веса электрокомпрес­ сора равной производительности;

-полную автономность работы;

-малые габариты.

§ 10.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СЖАТИЯ ГАЗА В ЦИЛИНДРЕ

Рассмотрим работу одноступенчатого поршневого компрессора при следующих предположениях:

1)во всасывающих и нагнетательных клапанах отсутствует со­ противление проходу воздуха;

2)во всасывающем и нагнетательном патрубках давление по­ стоянно;

3)температура газа во время его всасывания и нагнетания

неизменна;

идеального компрессора складывается следующим образом. При пе­ ремещении поршня из крайнего левого положения вправо цилиндр будет заполняться газом. Процесс всасывания будет происходить на всем протяжении хода поршня вправо. Линией процесса всасы­ вания при давлении всасывания /з; будет прямая 4-1.

Как только поршень начнет двигаться в обратном направле­ нии, всасывающий клапан мгновенно закрывается и газ начинает сжиматься. На диаграмме рис.10.б процесс сжатия изображен ли­ нией 1-2. В зависимости от условий теплообмена сжимаемого газа с окружающей средой процесс сжатия может быть изотермическим, политропным или адиабатическим.

158

Когда давление в цилиндре р% преодолеет силу натяжения пру­ жины нагнетательного клапана, последний мгновенно (в точке 2) откроется и с этого момента по линии 2-3 начнется процесс на­ гнетания (.выталкивания) гаэа.

Когда поршень придет в крайнее левое положение и после остановки начнет двигаться снова вправо, давление уменьшится до величины p f (процесс 3-4).

Диаграмма цикла сжатия идеального поршневого компрессора, изображенная на рис.10.6, называется теоретической индикатор­ ной диаграммой одноступенчатого компрессора. Площадь 1-2-3-4

Рис.10.6. Теоретический цикл одноступенчатого компрессора

этой диаграммы, изображающую в определенном масштабе величину работы компрессора за один цикл, можно рассматривать как сумму площадей частных работ, затрачиваемых на всасывание, сжатие и нагнетание газа.

I6I

Политропическое сжатие газа происходит с частичным подво­ дом или отводом тепла и выражается уравнением

Определим работу цикла компрессора при изотермическом сжа­ тии газа. Условием изотермического сжатия является .абсолютная теплопроницаѳмость стенок цилиндра, вследствие чего возникаю­ щее при сжатии тепло отводится, а температура газа остается постоянной.

Для идеального газа зависимость между объемом и давлением в процессе сжатия определяется уравнением изотермы

рѴ= const.

Работа цикла изотермического сжатия равна

Kf~Pivr \ p dV+Pzvi-

р,ѵгРЛ=Рѵ-

Тогда

Диаграммы рабочих циклов компрессора с различными процес­ сами сжатия показаны на рис.10.7. Из сравнения диаграмм сле­ дует, что изотермический процесс сжатия в отношении затраты механической работы компрессора является наивыгоднейшим. В

220 - 240° возможно самовоспламенение масла и образование на­ гара на стенках цилиндра и порине.

§ 10.3. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ОДНОСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА

Действительный цикл работы компрессора отличается от тео­ ретического следующим.

В рабочих полостях цилиндра компрессора имеется объем, из которого гаг при нагнетании не может быть вытеснен. Этот объем,

заключенный между крышкой цилиндра и поршнем, находящимся в крайнем положении, а также объем каналов, соединяющих клапаны

сцилиндром, называется вредным пространством.

Кначалу следующего хода всасывания во вредном пространст­ ве будет находиться сжатый газ. При начале хода этот газ ста­ нет расширяться и порция свежего газа поступит в цилиндр только после того, как давление остатка газа во вредном про­ странстве снизится до давления всасывания. Следовательно, за­ полнение цилиндра свежей порцией газа будет происходить только

на части хода поршня.

К другим факторам, влияющим на процесс всасывания и сжа­ тия, относятся:

-сопротивления клапанов и всасывающего трубопровода;

-утечка газа через неплотности поршневых колец, клапа­ нов и т.д.;

163

Величину а называют относительным объемом вредного про­ странства. Значение а лежит в пределах 0,02 - 0,12.

Объемный к.п.д., от которого в большой степени зависит подача компрессора, тесно связан с величиной а . Найдем эту связь.

К началу всасывания свежей порции газа остаток занимает объем

П

+ /- л0

откуда

Обычно компрессоры конструируют таким образом, что расши­ рение остатка газа во вредном пространстве происходит по политропному закону с показателем политропы расширения' п = = 1,2 * 1,5.

Тогда

Г'

166

вредном пространстве. На действительной индикаторной диаграмме

2-3 соответствуют дополнительной затрате мощности на преодоле­ ние сопротивлений всасывающих и нагнетательных клапанов.

Уменьшение количества засасываемого газа, связанное с по­ терями давления в клапанах и каналах цилиндра, оценивается ко­ эффициентом дросселирования

ствующие точкам 8 и 12 (рис.10.10,), обраэуются вследствие инер­ ции клапанов и сопротивления их пружин, благодаря чему для от­ крытия или закрытия любого клапана требуется больший перепад давлений, чем для поддержания его в открытом состоянии.

Большое влияние на производительность компрессора оказы­ вают утечки сжимаемого воздуха через неплотности в клапанах,

0,95 - 0,98.

Потери от подогрева всасываемого воздуха учитываются коэф­ фициентом подогрева Лтд . Нагревание воздуха происходит за счет смешения его с остатком воздуха в цилиндре и соприкосно­ вения с нагретыми стенками цилиндра, поршня, крышки, вследст­ вие чего уменьшается его объемный вес. Следовательно, в ци­ линдр воздух поступает в меньшем весовом количестве.

Л = іі_ Лло9 1