1.7. Схема работы и цикл трехступенчатого компрессора

К компрессорам относятся:

1. Вентиляторы, создающие избыточное давление газа до 0,1 атм.

2. Воздуходувки, создающие избыточное давление газа до 2 атм.

3. Собственно компрессоры – от 2 атм. до неограниченного давления.

При работе компрессора, в процессе сжатия газов, резко возрастает его температура. Последнее обстоятельство неприятно не только тем, что повышение температуры влечет значительные дополнительные затраты работы на сжатие. При этом также возрастают термические нагрузки на подвижные детали компрессора, что затрудняет смазку трущихся деталей. Степень повышения давления () должна быть менее восьми, так как при большихпроисходит возгорание смазывающего масла.

Для повышения давления сжимаемого газа и экономичности компрессоров обычно применяют не одноступенчатое, а многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением сжимаемого газа между ступенями.

Схематично 3-х ступенчатый поршневой компрессор представляет собой систему из 3-х поршней различного диаметра, жестко сидящих на одном валу и движущихся каждый в своем цилиндре (рис. 8).

Рис. 8. Схема работы и цикл трехступенчатого компрессора

В данном компрессоре между цилиндрами устанавливаются поверхностные водяные холодильники, проходя через которые газ, не снижая своего давления, уменьшает свою температуру до значения, близкого к t°С охлаждающей среды.

Сжатие воздуха в трехступенчатом компрессоре состоит из следующих процессов:

0–1 – всасывание воздуха из атмосферы;

1–2 – сжатие воздуха в ступени низкого давления I;

2–3 – охлаждение (изобарное) в охладителе воздуха I ступени;

3–4 – сжатие воздуха в ступени среднего давления II;

4–5 – охлаждение в охладителе воздуха II ступени;

5–6 – сжатие воздуха в ступени высокого давления III;

6–7 – выталкивание воздуха потребителю.

Процесс 1–8 показывает адиабатное сжатие воздуха без промежуточного охлаждения.

Так как площади в р-v координатах определяют работу, штриховкой показана работа, сэкономленная при работе трехступенчатого компрессора при охлаждении сжатого воздуха после 2 и 3 ступенями (т.е. площадь 0187 показывает работу сжатия трехступенчатого компрессора без промежуточного охлаждения воздуха, а площадь 01234567 показывает работу сжатия компрессора с промежуточным охлаждением.

1.8. Парообразование в судовых котлах

Парообразованием называется превращение вещества из жидкого состояния в газообразное.

Из повседневного опыта известно, что жидкость в открытом сосуде постепенно испаряется. Испарением называется такое парообразование, которое происходит всегда и при любой температуре.

Механизм этого явления заключается в том, что отдельные молекулы, обладающие наибольшей скоростью, преодолевая поверхностное натяжение, вылетают за поверхность раздела. Если сосуд открыт, то путем диффузии и перемешивания пар распространяется в окружающую среду. Если сосуд закрыт, количество молекул пара над жидкостью остается постоянным за счет динамического равновесия между молекулами испаряющимися и конденсирующимися.

Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, называется насыщенным. Если, не меняя температуры, изменить объем над жидкостью, то концентрация молекул изменится, динамическое равновесие нарушится. Для его восстановления неизбежно произойдет либо испарение, либо конденсация. В итоге восстановится прежнее давление насыщенного пара.

При заданной температуре давление насыщенного пара (давление насыщения) имеет одну и ту же строго определенную величину. Чем выше температура, при которой испаряется жидкость, тем выше давление насыщенного пара.

Превращение жидкости в пар требует подвода тепла. В противном случае температура жидкости понижалась бы. Интенсивный подвод тепла вызывает парообразование. В этом случае процесс испарения называют кипением.

При кипении, как и при испарении, температура кипения однозначно определяется давлением. Температура кипения – это та температура, при которой давление насыщенного пара равно внешнему давлению.

Все рабочие тела, меняя свое агрегатное состояние, проходят три стадии парообразования и меняют свой удельный объем (вода – пар – перегретый пар). Изменение объема происходит до критической точки, параметры которой следующие: р_кр = 225,05 атм, t^o = 374,15^oС, v = 0,0031 м³/кг.

Эти же стадии парообразования рабочее тело проходит при работе судового парового котла, причем первая стадия обеспечивается работой экономайзеров котла (подогрев воды до температуры кипения), вторая – парогенерирующими или кипятильными трубами, а третья – змеевиками пароперегревателя (перегрев пара).