Расчет процесса разрядки гидроаккумулятора

Исходными данными для расчета работы, совершаемой гидроаккумулятором, являются начальное давление газа и максимальное давление газа заряженного аккумулятора, которое обозначим.

Процессы зарядки-разрядки гидроаккумулятора подчиняются закону политропы.

где Р – давление в газовой полости; – её объём; n – показатель политропы, значение которого зависит от режима зарядки-разрядки гидроаккумулятора.

Для изотермического процесса n=1, для адиабатического n=k, где k=Сp/Cv – показатель адиабаты (для воздуха k=1,41). Во всех остальных случаях 1<n<k процесс протекает по политропе.

Внешняя работа гидроаккумулятора, совершаемая газом при его расширении от начального объёма до конечного, определяется соотношением

Подставляя в формулу (72) уравнение политропы (71) в виде

получим

В зависимости от типа процесса интеграл в формуле (74) имеет два различных решения. Так, для изотермического процесса, когда по формуле (73) n=1, имеем

В случае адиабатического или политропического процесса (1<n<k) получаем

Работа гидроаккумулятора в системе координат pv представляет собой площадь под соответствующей кривой (рис.34).

В случае медленной разрядки (зарядки) аккумулятора, когда расширяющийся газ успевает нагреться до температуры окружающей среды, процесс происходит по изотерме (кривая 1 на рис. 34).

Если газ в гидроаккумуляторе теплоизолирован, т.е. отсутствует теплообмен с окружающей средой, то процесс протекает по адиабате (кривая 2 на рис. 34).

В реальном процессе, когда газ не успевает разогреться при разрядке (зарядке) до температуры окружающей среды, процесс протекает по политропе (кривая 3 на рис. 34).

Из рис. 34 видно, что наибольшая работа совершается газом в случае изотермического процесса.

Конструктивный объем гидроаккумулятора может быть легко найден в случае изотермического процесса, если измерить объем жидкости , выданный при совершении работы.

Имеем

Записав уравнение изотермы для начального и конечного моментов процесса разрядки в виде

а также решив его относительно Vh и подставив полученное выражение в формулу (77), найдем

или

Используя еще раз уравнение (77), найдем

Следовательно, зная рабочее давление, давление начальной зарядки гидроаккумулятора и объем выданной жидкости, можно определить его конструктивный объем и величину совершенной работы.

Описание экспериментальной установки

Испытание гидроаккумулятора проводится на универсальном стенде, схема которого приведена на рис. 32.

Установка состоит из расходного бака 1, заполненного гидрожидкостью АМГ-10. К баку подключена входная магистраль плунжерного насоса, напорная магистраль которого подключена к предохранительному клапану 5 и через фильтр 8 к запорному вентилю 11. За запорным вентилем 11 расположен коллектор, который через вентиль 14 может быть подключен к гидроаккумулятору 15 и через редуктор 18 к ротаметру 24 или к расходной диафрагме 25. Для измерения давления в газовой полости к гидроаккумулятору подключен манометр 16. Гидроаккумулятор, манометр и съемный шунт 20 помещены в защитный кожухе окном.

Расход жидкости из гидроаккумулятора замеряется с помощью ротаметра 24.