Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЛР_МНТ_2012 / Лабораторная работа 3

.doc
Скачиваний:
18
Добавлен:
09.05.2015
Размер:
71.17 Кб
Скачать

Лабораторная работа № 3

Тема: действительные рабочие процессы поршневого компрессора, энергетическая эффективность.

Цель работы: изучить индикаторную диаграмму действительные рабочие процессы поршневого компрессора

.

Теоретическая часть:

Действительный поршневой компрессор во многом отличается от теоретического. Эти отличия вызывают в конечном итоге ухудшение его энергетических характеристик. Рассмотрим основные факторы, снижающие энергетическую эффективность поршневого компрессора.

  1. Мертвый объем. В верхней мертвой точке (ВМТ) над поршнем всегда имеется некоторое пространство, в котором находится некоторое количество газа. Мертвый объем – это объем рабочего вещества, который не может быть вытеснен из цилиндра поршнем. Когда поршень находится в ВМТ, в мертвом объеме находится часть рабочего вещества под давлением, превышающем давление нагнетания на величину гидравлических потерь в нагнетательном клапане. При движении поршня от ВМТ к НМТ рабочее вещество, оставшееся в мертвом пространстве расширяется, давление в цилиндре падает. Т.о. к тому моменту, когда установится разность давлений между полостью всасывания и рабочей полостью, позволяющее открыть всасывающий клапан, поршень пройдет некоторое расстояние от ВМТ. В результате всасывание будет происходить лишь на части хода, что приводит к снижению объемной производительности действительного компрессора по сравнению с теоретическим.

  2. Гидравлические потери. Гидравлические потери возникают по всей длине газового компрессора, достигая наибольших значений в тех сечениях, где высоки скорости рабочего вещества. Обычно это всасывающие и нагнетательные клапаны компрессора. В итоге давление в цилиндре в начале процесса сжатия оказывается ниже давления во всасывающей полости, а давление в цилиндре в конце процесса сжатия оказывается выше давления в нагнетательной полости. Это также ухудшает объемные и энергетические показатели компрессора.

  3. Подогрев рабочего вещества при всасывании. При движении рабочего вещества по всасывающему тракту оно нагревается, воспринимая теплоту от корпуса компрессора, клапанов, цилиндра и поршня. В результате подогрева всасываемый газ расширяется, поэтому в момент закрытия всасывающего клапана удельный объем рабочего вещества будет больше, чем перед компрессором, что и дает дополнительное снижение объемных и энергетических показателей компрессора.

  4. Теплообмен в цилиндре. Находясь в цилиндре, рабочее вещество обменивается теплотой с окружающими деталями. При всасывании и в начале сжатия его температура ниже и, воспринимая от деталей теплоту, оно нагревается. В конце сжатия и при нагнетании температура рабочего вещества выше температуры окружающих деталей и процесс теплообмена идет в обратном направлении. В результате процессы сжатия и обратного расширения идут с переменными значениями показателя политропы.

  5. Колебания рабочего вещества в полостях компрессора. Они возникают вследствие периодического характера его работы, что проявляется в пульсациях давления и температуры на входе и на выходе компрессора. На частоту и амплитуду большое влияние оказывают объем и протяженность аппаратов и трубопроводов, соединенных с компрессором. Колебательные процессы рабочего вещества могут значительно повлиять на производительность и мощность компрессора.

  6. Утечки и перетечки рабочего вещества. Они обусловлены наличием зазоров и неплотностей между деталями компрессора: гильзой цилиндра и поршнем, в замках поршневых колец, уплотнениях, клапанах и т.д.. Утечка– перетекание рабочего вещества, приводящее к его потере для рассматриваемого процесса. Например перетекание рабочего вещества из цилиндра в картер бескрейцкопфного компрессора через неплотности в цилиндропоршневой группе. Перетечка– перетекание рабочего вещества из одной полости в другую, не приводящее к его потере для данного процесса. Так, например, перетекание рабочего вещества через неплотности нагнетательного клапана в цилиндр. Утечки и перетечки приводят к снижению производительности компрессора и его энергетической эффективности в целом.

  7. Трение. На преодоление трения в трущихся парах действительного компрессора затрачивается мощность, называемая мощностью трения. В нее включается также мощность, расходуемая на привод масляного насоса и барботаж масла в картере компрессора. Мощность трения переходит в теплоту, часть которой передается рабочему веществу, остальная часть в окружающую среду.

Индикаторная диаграмма действительного поршневого компрессора

Влияние перечисленных факторов приводит к тому, что индикаторная диаграмма действительного компрессора (рис. 5) значительно отличается от теоретической.

Рис. 5. Индикаторная диаграмма действительного поршневого компрессора

Индикаторная диаграмма теоретического компрессора abcd, действительного компрессора1–2–3–4;(штриховка со знаком минус)–уменьшение работы сжатия в действительном компрессоре по сравнению с теоретическим;(штриховка со знаком плюс)–увеличение работы сжатия действительного компрессора по сравнению с теоретическим.

Процесс сжатия 1–2 начинается в т.1 при давлении ниже давления pвс на величину p1, определяемую гидравлическими потерями во всасывающей полости и особенно в клапанах. В т.2’ давление в цилиндре достигнет давления в нагнетательной полости, однако сжатие будет продолжаться. Для того, чтобы открыть нагнетательный клапан, необходимо преодолеть силу упругости клапанной пластины или поджимающей ее пружины. По мере открытия клапана рабочее вещество будет проходить в нагнетательную полость, преодолевая повышенное гидравлическое сопротивление до тех пор, пока пластина клапана не поднимется полностью.

Процесс нагнетания 2–3. Идет при переменном давлении, которое достигает максимума в т.x, а затем, по мере уменьшения скорости поршня снижается до p3, превышающее давление нагнетания pнг на величину p3 – потерь давления в нагнетательном клапане.

Процесс обратного расширения 3–4. Рабочее вещество, оставшееся в мертвом пространстве под давлением p3 расширяется на части хода поршня. Процесс расширения заканчивается в т.4 при давлении в цилиндре более низком, чем давление всасывания. Это обусловлено необходимостью преодоления сил упругости клапанной пластины (пружины), а также гидравлическими сопротивлениями клапанов.

Процесс всасывания 4–1 проходит с переменным давлением, которое достигает минимума в т.i, примерно соответствующей полному открытию клапана, и в дальнейшем несколько повышается до давления p1 меньшего, чем давление всасывания на величину p1 потерь давления во всасывающем клапане.

Контрольные вопросы к лабораторной работе № 3.

  1. Основные факторы, приводящие к снижению энергетической эффективности поршневого компрессора.

  2. Изображение рабочих процессов, происходящих в действительном поршневом компрессоре в pV координатах.

  3. Что такое схематизированная индикаторная диаграмма поршневого компрессора, основное условие схематизации?

Соседние файлы в папке ЛР_МНТ_2012