Лабораторная работа N 3

ИСПЫТАНИЕ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА

Цель работы:

1. Ознакомиться с устройством и принципом работы поршневого компрессора.

2. Определить основные показатели работы компрессора.

Сведения из теории

К поршневым компрессорам относятся машины, служащие для сжатия газа и перемещения его к потребителям по трубопроводным системам.

Основными величинами, характеризующими работу компрессора, являются: объемная подача, начальное Р₁ и конечное Р₂ давление, степень повышения давления ξ=Р₂/Р₁, мощность на валу компрессора, коэффициент полезного действия и удельный расход электроэнергии.

При эксплуатации компрессора возникает необходимость периодической проверки его состояния. Обычно производятся либо частичные (проверочные) испытания с целью проверки состояния отдельных узлов компрессорной установки, либо полные испытания, при которых устанавливается техническое состояние компрессора, фактическая производительность и технико-экономические показатели его работы.

Работа действительного компрессора в отличие от идеального, связана с рядом потерь. Фактическая зависимость давления рабочего тела внутри цилиндра поршневого компрессора от положения поршня в цилиндре называется индикаторной диаграммой и записывается специальными прибором – индикатором, установленным на компрессоре.

На рис. 3.1, 3.2. представлена принципиальная схема индикатора и действительная индикаторная диаграмма поршневого компрессора. Индикатор представляет собой цилиндр 5 с тщательно прошлифованным в нем поршнем 1, нагруженным протарированной пружиной 4. Цилиндр в нижней части соединен с цилиндром компрессора. Под действием давления в цилиндре поршень, растягивая пружину, через рычажный шарнирный механизм перемещает карандаш 2, находящийся на конце рычажка, и сообщает ему прямолинейное движение вдоль образующей барабана 3, на который надета бумага. Перемещение карандаша пропорционально деформации пружины и показывает на диаграмме в определенном масштабе давление в рабочем цилиндре. Одновременно с перемещением карандаша осуществляется вращение барабана через кинематическую связь от штока поршня. Поворот барабана пропорционален ходу поршня цилиндра.

Таким образом, ординаты индикаторной диаграммы показывают давление, а абсциссы – перемещение поршня. Площадь индикаторной диаграммы показывает индикаторную работу за время одного двойного поршня.

На действительной индикаторной диаграмме поршневого компрессора линия АВ описывает процесс всасывания. В точке А открывается всасывающий клапан, а в точке В закрывается. Линия ВС описывает процесс сжатия. В точке С открывается нагнетательный клапан. По линии СД происходит процесс выталкивания газа. В конце хода подачи в цилиндре остается некоторое пространство, занятое газом. Это пространство называется мертвым.

Цилиндр компрессора всегда заполняется мертвым пространством во избежание удара поршня о крышку при подходе его к крайнему положению. При обратном движении поршня газ, оставшийся в мертвом пространстве, политропно расширяется (линия ДА).

Повреждения и неправильное действие отдельных элементов компрессора (клапанов, клапанных пружин, поршневых колец), нарушение правильной работы автоматического регулирования приводят к отклонению действительной индикаторной диаграммы от ее нормальной формы. Таким образом, по индикаторной диаграмме можно судить о техническом состоянии вопроса.

Устройство экспериментальной установки

На рис. 3.3. представлена схема установки для испытания поршневого компрессора.

Одноступенчатый поршневой компрессор состоит из вертикального цилиндра 2, поршня 1, всасывающего клапана 5 и нагнетательного - 6. Поршень приводится в движение электродвигателем через ременную передачу 11. На верхней крышке компрессора установлен индикатор 4, сообщающийся с цилиндром через пробковый кран 3. Воздух после компрессора накапливается в газосборнике 9. На газосборнике установлен манометр 7, предохранительный клапан 8 и дренажный пробковый кран 10.

Основные параметры компрессора:

1. число ступеней - 1;

2. диаметр цилиндра d = 0,07 м;

3. ход поршня S = 0,04 м;

4. число оборотов n = 300 об/мин

Порядок проведения испытаний

Перед пуском компрессора необходимо убедится в исправности установки и ее готовности к работе. Дренажный пробковый кран 10 должен быть закрыт. Испытание компрессора можно начинать после срабатывания предохранительного клапана 8, т.е. при установившемся давлении в газосборнике 9. Перед снятием индикаторной диаграммы необходимо при закрытом кране 3 вычертить на барабане индикатора атмосферную линию. Индикаторная диаграмма компрессора вычерчивается при открытом кране3. Бумага с барабана индикатора снимается после остановки компрессора. После окончания испытаний открывается дренажный кран 10.

Обработка результатов измерений

1. Плотность воздуха на входе в компрессор

, кг/м³ ;

где R = 287 - газовая постоянная воздуха, Дж/кгК; Р₁ = В - барометрическое давление, Па; Т₁ = 273 + t₁ - температура всасываемого воздуха, К;

2. Рабочий объем цилиндра

, м³

3. Объемный к.п.д., определяемый по индикаторной диаграмме

4. Объем всасываемого воздуха

, м³/мин

5. Масса всасываемого воздуха

, кг/мин

6. Среднее индикаторное давление

, кг/см²,

где F - площадь индикаторной диаграммы, мм²;

- длина диаграммы;

= 10 - масштаб пружины индикатора,

Индикаторная мощность

, кВт

8. Расход мощности на 1 м³ всасываемого воздуха, в мин

, кВт

9. Мощность приводного двигателя

, кВт,

где - механический к.п.д.;

- к.п.д. ременной передачи.

Для испытываемого компрессора

Удельный расход электроэнергии

, кВтч/м³

Вывод: