6 Коефіцієнти співвідношення об’ємів

Коефіцієнти співвідношення враховують втрати робочого агента із-за конденсації вологи, відводу газу за технологічними потребами.

Для кожної із ступеней стиснення коефіцієнти співвідношення об’ємів визначаються за формулою

,

де – коефіцієнт втрат;

– коефіцієнт конденсації вологи;

– коефіцієнт відводу газу;

,

тут ,

де – втрати в клапанах;

– втрати в поршнях;

– втрати в сальниках.

Втрати визначаються за емпіричними залежностями, які враховують відношення тисків і тиск на вході ступені.

Для заданих умов і вибраної схеми компресора

і .

Для будь-якої ступені стиснення визначається за емпіричною залежністю

,

де – відносна вологість газу;

– тиск насичених парів газу.

Випадати конденсат буде в холодильнику між І і ІІ ступенями, а тому

;

; ; .

7 Визначення об’ємного коефіцієнта

Об’ємний коефіцієнт продуктивності для будь-якої із ступеней стиснення залежить від шкідливого простору, відношення тисків і показника політропи

.

Приймаємо (відносний шкідливий простір для першої ступені);

(відносний шкідливий простір для другої ступені).

Показник політропи визначається за емпіричними залежностями

при МПа;

при МПа.

Для нашої схеми

;

і

,

.

8 Визначення коефіцієнтів наповнення Значення коефіцієнтів наповнення визначається за формулою

,

де – коефіцієнт тиску (визначається із графічних залежностей);

– коефіцієнт температурний (визначається із графічних залежностей).

Для вибраної схеми

; ; ; .

Тоді

; .

9 Визначення секундних робочих об’ємів

Для будь-якої ступені стиснення секундні робочі об’єми визначаються залежністю

.

Для нашої схеми

м³/с;

м³/с.

10 Визначення параметрів приводу компресора

Частота обертів впливає на габарити і масу компресора. Із збільшенням частоти зменшується маса, але різко зростають інерційні сили. А тому частота обертів визначається залежністю

,

де ; ; – маси зворотно-поступальних частин (відповідно бази, поршневого штока, і поршневої групи);

– номінальне значення поршневої сили (визначається як зусилля від тиску газу на поршень);

– величина ходу поршня (вибирається в залежності від поршневої сили);

,

де – хід поршня, м;

– поршнева сила, Н;

– коефіцієнт ( ). Чим менше , тим менше значення .

Попередньо приймаємо значення середньої швидкості поршня м/с (рекомендують м/с). Приймаємо діаметр штока компресора мм. Тоді діаметри циліндрів компресора будуть

, м

де – площа штока ( м²);

, м.

Вибраний компресор має наступні діаметри циліндрів: мм; мм.

Значить секундні робочі об’єми будуть забезпечені.

5.8 Шляхи вдосконалення поршневих компресорів

В світі намітились наступні шляхи вдосконалення поршневих компресорів:

1) застосування резонансного наддуву в циліндри першої ступені;

2) застосування прямоточних клапанів;

3) використання внутрішньо-порожнинного охолодження стисненого газу;

4) застосування високопористих пластмас для поршневих кілець і вузлів ущільнення штоків;

5) застосування компресорів без мащення циліндрів.

Резонансний надув в циліндри першої ступені дає можливість збільшити продуктивність компресора (якщо його потужність не повністю використана).

При застосуванні кільцевих пластинчастих клапанів на них втрачається (10...12)% потужності компресора. В прямоточних клапанах втрачається всього (5...6)% потужності.

Суть внутрішньо-порожнинного охолодження полягає в тому, що в робочі камери циліндрів (в кінці циклу стиснення газу) через форсунки вприскується вода, яка перетворюючись в пару, забирає велику кількість тепла. Після кожної ступені стиснення знаходяться кільцеві холодильники і масло волого-відділювачі, в яких конденсат відділяється від перекачуваного газу.

Раніше поршневі кільця і вузли ущільнення штоків були чавунними. Застосування високопористих пластмас для поршневих кілець і вузлів ущільнення штоків значно збільшить ресурс вказаних пар тертя.

Мащення циліндрів мінеральним мастилом часто небажане або зовсім недопустиме з різних причин: в одних випадках стиснений газ не повинен мати навіть слідів мастила, в інших – мастило і газ активно вступають в хімічні реакції, ще в інших – стиснений газ розчиняється в маслі і знижує його мастильні властивості або виділяє конденсат, який змиває масляну плівку зі стінок циліндра. Мащення водою, гліцерином або іншими рідинами, які використовують замість мінерального масла, не являється повноцінним і при його застосуванні збільшується зношування поверхонь тертя. В багатьох випадках газ повинен залишатися зовсім чистим і його забруднення будь-якими рідинами не допускається. В таких випадках застосовуються компресори, які працюють без мащення циліндрів (вони обов’язково необхідні для стиснення кисню і хлору. В цих випадках можливість застосування мастила повністю виключена).

Поршневі компресори, які працюють без мащення циліндрів, виконуються в таких виконаннях: з ущільненнями із самозмащувальних матеріалів; лабіринтними ущільненнями і мембранні.

В мембранних компресорах роль поршня виконує пружна мембрана, яка затиснута по контуру і виконує коливальний рух. Мембранні компресори герметичні, що особливо важливо при стиснені рідких, хімічно чистих і токсичних газів.

У компресорах без мащення циліндрів змащується тільки механізм руху, внаслідок чого різко зменшується загальна втрата мастила.

Вартість компресорів без мащення циліндрів більша, а ККД менший, ніж у компресорів з мащенням циліндрів. Із-за тертя і підвищених втрат газу витрата енергії у них вища на (5 ... 8)%.