9.1. Поршневые компрессоры

9.1.1. Классификация поршневых компрессоров

Из объёмных компрессоров наибольшее распространение получили поршневые с возвратно-поступательным движением поршня (рис. 112).

Поршневые компрессоры имеют следующую классификацию:

по кратности действия: одинарного (рис. 112, а), в котором воздух сжимается только с одной стороны поршня и двойного действия, в котором сжатие воздуха производится поочерёдно обеими сторонами поршня (рис. 112, б);

по количеству ступеней повышения давления: одноступенчатые (рис. 112, а, б, г, д, е), двухступенчатые (рис. 112, в) или многоступенчатые;

по направлению движения воздуха в цилиндре: на прямоточные (рис. 112, е), в которых воздух движется в цилиндре в одном направлении, и непрямоточные (рис. 112, а, б, в, г, д), в которых воздух меняет направление движения, следуя в направлении движения поршня;

по расположению цилиндров: горизонтальные, вертикальные и -образные; по конструкции кривошипно-шатунного механизма: крейцкопфные и бескрейцкопфные;

по способу охлаждения цилиндров компрессора: водяного и воздушного охлаждения. Теоретический процесс работы поршневого компрессора в Р  V координатах показан на рис. 113.

Отрезок прямой 41 отражает такт всасывания, происходящий при постоянном начальном давлении 12  адиабатическое сжатие воздуха от

д авления до давления и 23  вытеснение газа при постоянном давлении , 34  расширение газа.

В охлаждаемом компрессоре, когда температура газа постоянна, процесс повышения давления проходит по изотерме (2). При частичном отводе тепла от газа повышение его давления происходит по политропе ( ). Если тепло не подводится газу и не отводится от него, процесс происходит по адиабате ( ). Из диаграммы видно, что наиболее выгодным является изотермический процесс, когда площадь диаграммы, определяющая затрачиваемую работу, оказывается минимальной. Практически обеспечить изотермический процесс сжатия газа в компрессоре невозможно, так как в реальных условиях он происходит вначале с подводом тепла к газу (температура газа меньше температуры цилиндра), а в конце  с отводом тепла от газа, когда температура газа выше температуры стенок цилиндра. Следовательно, процесс сжатия газа в цилиндре происходит по политропическому закону.

Теоретический процесс не учитывает влияние мёртвого пространства, сопротивление клапанов, состояние уплотнений в компрессоре, затрат

энергии на трение и других условий. Поэтому действительный процесс отличается от теоретического и может быть определён при помощи диаграммы (рис. 114).

П ри реальной работе поршень не доходит до крышки цилиндра, образуя мёртвое пространство ( ). Всасывание газа в цилиндре происходит по кривой 41 при более низком давлении, чем в области забора его. Это связано с необходимостью расходования части давления на открытие клапанов. Понижение давления в цилиндре вызывает дополнительные потери в компрессоре: увеличивается объём входящего газа с меньшей массой. При движении поршня в такте сжатия часть его хода используется для доведения давления до величины (кривая 11^). Повышение давления газа  кривая 12. Вытеснение газа  кривая 23. Кривая 34  расширение газа из мёртвого пространства. Такая работа приводит к уменьшению объёма всасываемого газа по сравнению с теоретическим процессом (отрезок ). Уменьшение поступающего в цилиндр воздуха вызванное понижением давления в такте всасывания (отрезок ). Объём мёртвого пространства обозначен отрезком а полезный объём  отрезком Объём, соответствующий ходу поршня, обозначен

Определим теоретическую работу поршневого компрессора простого действия. Полная работа за один двойной ход поршня состоит из алгебраической суммы трёх работ: