Практичне заняття № 14 розрахунок основних параметрів поршневих компресорів
14.1 Мета і завдання
14.1.1 Вивчення особливостей конструкції, сфери застосування, робочих процесів поршневих компресорів (ПК).
14.1.2 Ознайомлення з методикою розрахунку поршневих компресорів.
14.1.3 Провести розрахунок основних параметрів поршневого компресора.
Тривалість заняття – 2 години.
14.2 Теоретичні відомості
14.2.1 Призначення і класифікація поршневих компресорів. Компресори – це машини, призначені для стиснення і переміщення газів. Компресори приводяться в дію від двигуна. Поршневий компресор відноситься до машин стиснення об’ємної дії, в яких процес стиснення і переміщення газів відбувається в замкненому просторі за рахунок зміни його об’єму. ПК призначені для роботи при постійних тисках всмоктування і нагнітання. На практиці це неможливо, тому здійснюють регулювання, наприклад, дроселюванням на вході, відтиском пластин вхідних клапанів, приєднанням додаткових об’ємів на вході, перепуском газу з вихідної лінії на вхідну.
Класифікація ПК компресорів:
За принципом дії: з циліндрами односторонньої і двосторонньої дії.
За числом ступеней: одноступеневі, двоступеневі, триступеневі, багатоступеневі.
За числом циліндрів: одноциліндрові, двоциліндрові, трициліндрові і багатоциліндрові.
За числом рядів, в яких розташовані циліндри: однорядні, дворядні і багаторядні.
За орієнтацією циліндрів в площині: вертикальні, горизонтальні, кутові.
За типом кривошипно-шатунного механізму: крейцкопфні і безкрейцкопфні.
Опозитні компресори – з зустрічним рухом поршнів.
14.2.2 Схема компресора і принцип його роботи (рис.14.1).
1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – поршень; 4 – циліндр;
5 – вхідний клапан; 6 – вихідний клапан;
7 – головка циліндра; 8 – станина: 9 – днище
Рисунок 14.1 – Схема поршневого компресора
Односторонньої дії
При русі поршня від перерізу А–А до перерізу В–В внаслідок створення вакууму відкривається вхідний клапан 5 і відбувається процес всмоктування. З початком руху поршня в зворотному напрямку вхідний клапан закривається, відбувається процес стиснення (від перерізу В–В до С–С). При досягненні поршнем перерізу С–С відкривається вихідний клапан 6 (від перерізу С–С до А–А відбувається процес нагнітання газу). З початком руху поршня вниз, вихідний клапан закривається, параметри газу змінюються до величини, що відповідають величинам процесу всмоктування. Після цього знову починається процес всмоктування. Комплекс процесів всмоктування, стиснення, нагнітання і розширення газу із шкідливого простору називається робочим циклом ПК.
14.2.3 Робочі цикли поршневих компресорів.
Теоретичний робочий цикл поршневого компресора
4–1 – всмоктування газу; 1–2 – стиснення газу;
2–3 – виштовхування газу;
3–4 – зниження тиску газу до тиску всмоктування
Рисунок 14.2 – Робочий цикл ідеального компресора
Для ідеального компресора зроблені такі припущення:
1) на шляху газу відсутні гідравлічні опори, внаслідок чого температура в період всмоктування і нагнітання – величина стала, а на вхідному і вихідному клапанах відсутні перепади тиску;
2) тиск і температура газу над поршнем в період всмоктування і нагнітання не змінюється;
3) не враховується вплив шкідливого простору;
4) відсутні втрати газу через клапани та в зазорі між поршнем і циліндром;
5) відсутні втрати потужності на механічне тертя.
Дійсний робочий цикл поршневого компресора
Робота і термодинамічні процеси реального поршневого компресора значно відрізняються від роботи і термодинамічних процесів ідеального компресора. Основна відмінність полягає:
1) в існуванні шкідливого простору;
2) в безперервній зміні параметрів стану газу внаслідок втрат і теплообміну різної інтенсивності.
4'–1 – всмоктування газу;
1–2 – стиснення газу; 2'–3 – виштовхування газу;
3–4 – розширення газу із шкідливого простору
Рисунок 14.3 – Робочий цикл реального поршневого