1. Мета роботи

Вивчити термодинамічні основи стискання газів в об'ємних компресорах та обґрунтування необхідності багатосхідчастого стискання повітря.

Вивчити призначення, будову і принцип роботи повітряних та газових об'ємних компресорів.

Ознайомитись з теоретичними і практичними розрахунками основних характеристик компресора для даного режиму його роботи: теоретична та дійсна подачі, коефіцієнт подачі, теоретична та споживана потужності, ефективний ізотермічний ККД.

2. Програма роботи

По вказаній літературі вивчити термодинамічні аспекти стискання газів в об'ємних компресорах.

Вивчити класифікацію, призначення та область використання компресорів.

Вивчити будову і принцип роботи повітряного компресора К2-150.

Вивчити будову і принцип роботи газового (фреонового) компресора 2ФУБС9.

Вивчити будову і принцип роботи газодувки ротаційної 1А-11-30-4А.

Вивчити будову і принцип роботи лабораторної установки для випробування компресора.

Провести випробування компресора на заданому режимі.

Обробити експериментальні дані.

Оформити звіт по роботі.

3. Вказівки по підготовці до роботи

При підготовці до роботи самостійно вивчити термодинамічні основи стискання газів в об'ємних компресорах [1] с.83-85, [4] с.298-305, та обґрунтування необхідності багатосхідчастого стискання повітря [4] с. 308-12.

За рекомендованою літературою позааудиторно вивчити основні розрахункові характеристики і співвідношення поршневого компресора [1] с.296-300. [4] с. 384- 388.

В лабораторії вивчити будову і принцип роботи установки для випробування компресора.

Підготовити таблицю результатів досліджень та обчислень (табл.4.)

4. Обладнання робочого місця

Під час виконання лабораторної роботи використовують компресор К2-150, компресор 2ФУБС9, газодувку 1А-11-30-4А.

Робоче місце забезпечується лабораторною установкою для випробування поршневого компресора (рис. 4), плакатами.

5. Вказівки по виконанню роботи, аналізу результатів та складанню звіту

По плакатам та установкам виконати пункти, які зазначено в програмі роботи. По результатам випробування провести розрахунки основних технічних характеристик компресора і оформити звіт. Звіт по роботі повиний містити основні технічні характеристики компресорів що вивчаються, принципову схему компресора К2-150 і газодувки 1А-11-30-4А, схему лабораторної установки, таблицю результатів вимірювань та обчислень основних технічних характеристик компресора, аналіз і висновки.

6. Термодинамічний аналіз процесів в компресорах

Компресором називається машина для стискання газів.

Індикаторна діаграма одноступеневого поршневого компресора має вигляд.

а б

Рис.1. Індикаторна діаграма поршневого компресора: а- ідеального, б- реального; 4-1 - всмоктування газу при тиску Р₁; 1-2 - стиснення газу від тиску Р₁ до тиску Р₂; 2-3 - виштовхування газу при тиску Р₂; 3-4 – відкриття всмоктувального клапану.

На стискання та переміщення газу витрачається робота

На індикаторній діаграмі (рис. 1а) ця робота зображується площею 1,2,3,4.

Основний процес, який відбувається в компресорах всіх типів – процес стискання. Він може бути (рис. 2):

1 – ізотермним 1-2_из. (повністю охолоджувані компресори);

2 – адіабатним 1-2_ад (повністю неохолоджувані компресори);

3 – політропним 1 -2_пол (частково охолоджувані компресори).

Стискання по ізотермі обумовлює найменшу роботу, отже, використання ізотермічного стискання є енергетично найбільш вигідним.

Щоб приблизити процес стискання до ізотермічного необхідно відводити від газу, який стискується в компресорі, теплоту. Це досягається шляхом охолодження зовнішньої поверхні циліндра водою. Однак практично стиснення газу здійснюється по політропі з показником n=1,18…2.

а б

Рис. 2. Графіки процесів стискання газу в компресорі:

а) в P-V — координатах; б) в T-S — координатах.

Теоретична потужність приводу компресора дорівнює

, Вт

де m – витрати газу, кг/с.

Багатоступеневе стискання

Для отримання газу високого тиску використовують багатоступеневі компресори, в яких процеси стиснення здійснюються в декількох циліндрах з проміжним охолодженням газу після кожного стиснення (рис.3).

Індикаторна діаграма двоступеневого компресора та зображення процесу стиснення в Т-S і P-V – діаграмах показані на рис. 4.

У циліндрі першого ступеня компресора (рис. 3) газ стискується по політропі 1-2 до тиску Р₂ (рис. 4, а), охолоджується в холодильнику до первісної температури Т₁ (ізобарний процес 2-3). Після холодильника газ надходить в циліндр другого ступеня (рис. 3).

Рис. 3. Схема багатоступеневого компресора

1

а б

Рис. 4. Багатоступеневе стискання в РV та ТS координатах

а) в P-V - координатах; б) в T-S - координатах.

1-2, 3-4 –адіабатне стискання в ступенях компресора,

2-3, 4-5 – ізобарне охолодження газу в проміжних холодильниках.