8.4 Поршневые компрессоры, их классификация

Поршневые компрессоры классифицируются по следующим принципам ихконструктивного исполнения:

1 По расположению осей компрессоры бывают горизонтальные, вертикальные, угловые, оппозитные.

2 По числу рядов цилиндров - однорядные и многорядные.

3 По соединению поршневой группы с коленчатым валом: крейцкопфные и безкрейцкопфные, шатун которых присоединен к поршню при помощи

плавающего пальца.

4 По приводу - приводные, газомотокомпрессоры, дизелькомпрессоры со свободными поршнями.

5. По виду охлаждения - с водяным и с воздушным охлаждением.

6. По виду рабочего агента - воздушные, газовые.

8.5 Работа, совершаемая поршнем за один цикл.

Работа, совершаемая поршнем, равна площади индикаторной диаграммы. Эта площадь равна S_obcd + S_btec - S_aeto.

Работа, совершаемая поршнем S = S_вc + S_cж – S_выт , S_выт=p_HV_Нl - площадь abcd - работа на вытеснение, S_ec = -p_eV - площадь aeto - работа на всасывание (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1

Найдем работу на изотермическое сжатие. Изотермическое сжатие:

,

,

,

.

Таким образом, полная работа при изотермическом сжатии

Чтобы осуществить изотермическое сжатие, надо отвести все тепло, выделяемое в процессе сжатия. В компрессоре циклы работы повторяются с большой частотой, поэтому полный отвод тепла осуществить невозможно, частичный же отвод тепла происходит за счет охлаждения стенок цилиндра. В этом случае в процессе сжатия происходит изменение температуры газа, линия сжатия поднимается еc' поднимается круче, чем линия изотермы еc, и представляет собой политропу с показателем п > 1. Эта политропа описывается уравнением

.

Площадь диаграммы ес 'da соответствует работе политропического цикла компрессора.

Определим работу поршня за один цикл при политропическом сжатии газа:

Для адиабатического процесса по аналогии имеем:

Действительная индикаторная диаграмма (которая выражает действительную работу) значительно отличается от теоретической, рассмотренной выше.

Когда заканчивается процесс вытеснения, не весь объем выталкивается из рабочей камеры, часть газа остается в выемках каналов и зазоре между поршнями и верхней крышкой цилиндра. Этот объем называется вредным пространством. Объем газа в рабочей камере складывается из объема, действительно подаваемого после сжатия и объема газа во вредном пространстве

Работа, затраченная на сжатие газа в рабочей камере:

Обычно с некоторым приближением принимают (рисунки 9.2,а, 9.26):

при этом

Рисунок 8.2 - Теоретическая диаграмма с вредным пространством

и - потери давления.

Рисунок 8.3 - Действительная диаграмма с вредным пространством.

8.6 Производительность и подача поршневого компрессора

Производительностью компрессора называют количество газа, подаваемое им в единицу времени, на состояние его в условиях входа в

компрессор.

Производительность является геометрической характеристикой

компрессора и определяется по формуле

где - коэффициент подачи;

- для компрессора одностороннего действия;

- для компрессора двустороннего действия.

Коэффициент подачи зависит от многих факторов и определяется по формуле

где -коэффициент давления учитывает сопротивление всасывающих клапанов, наличие перепада давления в клапане вызывает расширениегаза после клапана, что уменьшает количество входящего газа0,950,98);

- объемный коэффициент, учитывает влияние величины вредного пространства

;

- коэффициент герметичности, учитывает утечки через клапан, поршневых кольцах и сальниках компрессора - 0,980,95;

- коэффициент подогрева, учитывает повышение температуры газа, попавшего в цилиндр благодаря соприкосновению его с горячими стенками цилиндра и поршня:

Производительность и подача для компрессора несовпадают. Величину подачи относят к нормальным или стандартнымусловиям.