Меню

Идеальный цикл компрессора процессы



Поршневые компрессоры


Drillings.ru


Торговый дом АУМАС

Тел: +7 (8552) 77-36-15
Моб. тел.: +79053740010, +79600530909, +79656296455
E-mail: drillings@aumas.ru, sale@aumas.ru

Буровые установки (агрегаты, станки) шпиндельного типа

Глубина бурения, м
100 м
300 м
500 м
800 м
2000 м

Буровые установки с подвижным вращателем

Глубина бурения, м
до 15 м.
до 25-50 м.
до 100 м.
до 300 м.
до500 м.
до1000 м.
до2000 м.

Буровые установки роторного типа для бурения скважин

Глубина бурения, м
до 25-50 м.
до 200 м.
600-800 м.
Глубина бурения 2000-3000 м.

Самоходные буровые установки для бурения скважин

Буровые установки и оборудование для глубокого бурения

Источник

Циклы компрессоров

5.6.1. Способы получения высоких давлений газов

Сжатые газы широко используются в сельскохозяйственном производстве как в качестве энергоносителей, так и рабочего тела в различных технологических процессах. Машины для создания давления и подачи газа потребителю называют в е н т и л я т о р а м и, в о з д у х о д у в к а м и, к о- м п р е с с о р а м и. Компрессоры создают избыточное давление от 0,15 МПа

.и более; нагнетатели и насосы – от 0.02 до 0.2 МПа; вентиляторы повышают давление газов до 0,02 МПа.

По принципу действия компрессоры делятся на две группы: объемные и динамические.

В объемных компрессорах повышение давления достигается сжатием газа путем сближения ограничивающих его стенок. Объемные компрессоры подразделяются на поршневые, ротационные, винтовые и мембранные.

В динамических компрессорах газу первоначально сообщается некоторая кинетическая энергия, которая затем в специальных каналах (диффузорах) преобразуется в потенциальную энергию давления. Динамические компрессоры

компрессоры подразделяются на лопаточные и струйные.

На рис. 5.15 представлена схема поршневого одноступенчатого охлаждаемого компрессора. В цилиндре 1 поршень 2 перемещается кривошипно- шатунным механизмом При движении поршня слева направо открывается впускной клапан 3 и цилиндр заполняется газом. При обратном движении поршня впускной клапан закрывается, объем газа в ци- линдре уменьшается, а давление увеличивается. Давление на выходе из компрессора устанав- ливается регулировкой выпускного клапана 4. При открытии последнего газ выталкивается поршнем из цилиндра и подается потребителю с давлением нагнетания. С целью снижения энер-

Рис. 5.15 гии, затрачиваемой на сжатие газа, цилиндр охлаждается теплоносителем 5.

Схема ротационного компрессора показана на рис.5.16. В корпусе 1

эксцентрично расположен ротор 3, в пазах которого свободно скользят пластины 2. При вращении ротора под действием центробежных сил пластины плотно прижимаются к корпусу, препятствуя перетеканию газа из одной полости в другую. Попавшая между пластинами порция газа по ходу вращения ротора уменьшается в объеме, за счет чего и повышается давление.

На рис. 5.17 представлена схема винтового компрессора. В корпусе 3 на подшипниках 1 и 4 установлены два ротора:

Рис. 5.16 ведущий 7 и ведомый 6. Для предотвра

щения утечки газов по валам роторов установлены специальные уплотнения 2. Синхронное вращение роторов обеспечивается шестернями связи 5. В корпусе имеются патрубки для всасывания и нагнетания газа с окнами против торцов роторов. По мере того как роторы делают один оборот, всасывающее окно перекрывается зубьями, а поступившая порция газа, перемещаясь вдоль роторов. Зубья ведущего ротора входят в соответствующие углубления в ведомом роторе, в результате чего объем газа уменьшается, а давление увеличивается. К противоположному торцу роторов газ поступает в сжатом состоянии и выталкивается в нагнетательное окно.

Схемы лопаточных компрессоров приведены на рис 5.18 и рис. 5.19

Читайте также:  Ресивер 1000 литров для компрессора

В корпусе 1 центробежного компрессора (см. рис.5.18) вращается диск 2,

выполненный с рабочими лопатками в виде каналов 3. Газ, поступивший в

11.1.1 Назначение и

Рис. 5.18 Рис. 5.19

межлопаточные каналы, отбрасывается центробежными силами к периферии и попадает в диффузоры 4, лопатки которых укреплены в корпусе. В диффузорах происходит преобразование кинетической энергии газа в потенциальную энергию давления. Через нагнетательный патрубок сжатый газ поступает потребителю.

В осевом компрессоре (см. рис.5.19) направление движения газа

совпадает с осью ротора. Рабочие лопатки компрессора 1 закреплены в кольцевых проточках ротора 6, образуя форму дисков. Осевое расстояние между дисками обеспечивает размещение в корпусе 5 лопаток 2 спрямляющего аппарата, выполняющего роль диффузора. Канал, образованный лопатками одного диска и последующего за ним спрямляющего аппарата, называют с т у-п е н ь ю компрессора. Спрямляющие лопатки первого ряда 3 и конффузор 4 обеспечивают осевое направление входящего в компрессор воздуха. При вращении ротора кинетическая энергия газа в каналах между рабочими лопатками становится существенной. Газовый поток, проходя далее диффу-

зор 7, преобразует. кинетическую энергию в энергию сил давления. Давление на выходе из компрессора в основном определяется количеством ступеней.

К показателям компрессорных машин относят:

— число ступеней, z;

— степень повышения давления в компрессора, ;

— подачу компрессора, м 3 /с .

Под объемной подачей понимают количество кубических метров газа, выходящего из компрессора в единицу времени и приведенного к давлению и температуре на входе в компрессор.

На рис. 5.20 показаны поля применимости компрессоров

Рис. 5.20

5.6.2. Поршневой компрессор и его показатели

В одноступенчатом поршневом компрессоре (ОПК) зависимость давления газа внутри цилиндра от занимаемого им объема определяют опытным путем с помощью прибора, именуемого и н д и к а т о р о м. Подобную зависимость, например, изображенную на рис. 5.21, называют и н д и к а т о р- н о й д и а г р а м м о й или действительным циклом ОПК.

Рассмотрим процессы этого цикла.

4-1 – процесс наполнения цилиндра «свежей» порцией газа. Этот процесс не является термодинамическим, так как он осуществляется с нарастанием массы газа, практически с неизменной температурой и переменным давлением;

1-2 – процесс повышения давления. В этом процессе на начальном этапе к газу от стенок цилиндра подводится тепло, а в конце сжатия, наоборот, газ нагревает стенки. Данный процесс необратим;

2-3 – процесс нагнетания. Он протекает с изменением массы газа,

с забросом давления для открытия выпускного клапана и неизменной температурой. Этот процесс тоже далек от термодинамического;

3-4 – процесс расширения газа, оставшегося в цилиндре после закрытия. Этому процессу присущи как подвод, так и отвод тепла.

В реальном поршневом компрессоре при нагнетании не весь газ покидает цилиндр. Часть его остается в объеме так называемого в р е д н о г о пространства V (объем между крышкой цилиндра и крайним левым положением поршня). При движении поршня слева направо оставшийся в цилиндре газ расширяется, Рис. 5.21

занимая объем V4 . Объем новой всасываемой порции газа будет равен только разности: Vвс = V1 – V4.

К показателям поршневого компрессора, кроме степени повышения давления и объемной подачи , относят:

– величину рабочего объема цилиндра Vp, м 3 ;

– относительную величину вредного объема ;

– коэффициент объемной подачи .

С увеличением и объемная подача поршневого компрессора

уменьшается, что наглядно демонстрируется рисунками 5.22 и 5.23.

Величина вредного пространства ограничивает и давление нагнетания ОПК. Так при λ = 0 значение определяется по выражению:

Читайте также:  Ремонт компрессора мерседес w203 в москве

.

Степень повышения давления у реальных компрессоров лимитируется не только относительной величиной вредного пространства, но и температурой газа в конце сжатия T2, которая не должна превышать температур самовоспламенения смазки. В одноступенчатом компрессоре с учетом реальных значений , и T2 можно получить 3,75… 4,25. В современных поршневых компрессорах = 0,025…0,045 и = 0,75…090.

Для оценки совершенства реального компрессора проводят анализ его идеального цикла.

5.6.3. Идеальный цикл одноступенчатого поршневого компрессора

Заменим реальный цикл компрессора идеальным, для чего примем допущения:

– вредное пространство в компрессоре отсутствует;

– процессы всасывания и нагнетания, протекающие с изменением

массы газа, считаем термодинамическими;

– тепловые и механические потери отсутствуют.

. На рис. 5.24 идеальный цикл ОПК изображен в pV-координатах , а на рис.5.25, – в Ts – координатах.

Рис. 5.24 Рис. 5.25

В принципе, процесс сжатия может быть изотермическим (1-2), адиабатным (1-2¢¢) или политропным с n к (1-2«`). Процесс нагнетания сжатого газа (2-3) осуществляется изобарно. Процесс (3-4) – условный, соответствует падению давления в цилиндре без вредного пространства при изменении направления движения поршня. Всасывание изображено процессом 4-1.

Из рис. 5.24 следует, что минимальная работа, затраченная на сжатие газа за один цикл будет при изотермическом процессе (наименьшая площадь цикла 4-1-2-3-4). Однако, изотермическое сжатие газа в поршневых комрессорах нереально. Если в процессе сжатия от газа отводить теплоту, допустим через стенки цилиндра, то работа сжатия будет несколько больше, чем при изотермическом процессе, но меньше, чем при адиабатном. Отсюда в реальных компрессора показатель политропы сжатия находится в пределах 1

Вся работа, затраченная на привод двухступенчатого компрессора при политропном сжатии газа в каждой ступени, определяется площадью цикла 1-2-3-4-6-0-1. Если процесс сжатия осуществить по политропному процессу в одной ступени до давления p4, то затраченная работа будет больше, чем у двухступенчатого компрессора на величину, эквивалентную площади

Таким образом, многоступенчатое сжатие уменьшает расход энергии на привод компрессора, повышает коэффициент объемной подачи и позволяет получить высокие степени повышения давления.

На примере анализа двухступенчатого компрессора определим, при каком распределении величины между ступенями работа цикла будет минимальной. Запишем выражение (5.9) для двухступенчатого компрессора:

.

Обозначим давление p2 = p3 = px и, полагая, что в результате охлаждения газа между ступенями имеет T3 = T1 , получим:

Чтобы определить, при каком рx работа на сжатие будет минимальна, необходимо приравнять к нулю первую производную L по px , т.е. :

.

В результате получим px 2 = p1· p4, откуда

.

Следовательно, для двухступенчатого компрессора наименьшая затрата работы будет в случае, когда степень повышения давления в каждой ступени одинакова. Это утверждение для многоступенчатого компрессора записывается выражением:

Так как степень повышения давления в компрессоре равна произведению , то

, (5.10)

где z – число ступеней компрессора.

При заданном значении число ступеней определяют по выражению:

(5.11)

С учетом соотношения (5.9) работа для многоступенчатого компрессора при сжатии газа массой m кг может быть вычислена по формуле:

. (5.12)

Дата добавления: 2015-02-16 ; просмотров: 4908 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Компрессор. Общие сведения. Индикаторная диаграмма реального компрессора. Идеальный одноступенчатый компрессор. Работа компрессора, влияние характера процесса на работу компрессора.

Компрессор — машина, предназначенная для сжатия и перемещения газов и паров.

Компрессоры классифицируют по следующим признакам.

По роду сжимаемой среды: воздушные, газовые, паровые.

По принципу действия:объемные — поршневые, ротационные; лопастные — осевые, центробежные;

По степени повышения давления:компрессоры низкого, среднего и высокого давления; или вентиляторы, нагнетатели и собственно компрессоры. Кроме того, компрессоры классифицируют по конструктивным признакам (число и расположение цилиндров, число ступеней сжатия), наличию системы охлаждения и т. д.

Читайте также:  Холодильный компрессор два конденсатора

Одноступенчатый поршневой компрессор, схематическое устройство которого изображено на рис, состоит из следующих элементов:

3 — впускной клапан;

4 — выпускной клапан;

5 — система охлаждения цилиндра;

6 – кривошипно-шатунный механизм.

Цикл идеального компрессора представлен на рис. в рV — координатах. Он состоит из следующих процессов:

4-1 — заполнение цилиндра при давлении р1;

1-2 — сжатие газа до требуемого давления р2;

2-3- выталкивание сжатого газа через выпускной клапан

Клапаны в компрессорах обычно открываются автоматически при достижении заданного давления. Линия всасывания 4-1 и нагнетания 2-3 не являются термодинамическими процессами, т. к. состояние рабочего тела на этих линиях остается постоянным, а изменяется лишь количество рабочего тела.

При сжатии по изотерме работа сжатия меньше, чем при сжатии по политроне или адиабате. Для приближения процесса сжатия к изотермическому применяют охлаждение компрессоров (обычно водяные).

В реальных поршневых компрессорах всегда имеется вредное пространство, определяемое объемом между крышкой цилиндра и поршнем, находящимся в верхней мертвой точке.

Часть газа, оставшаяся в вредном пространстве, при движении поршня от верхней мертвой точки вниз, расширяется. Поэтому полезный рабочий объем цилиндра уменьшается.

Если Vh — рабочий объем цилиндра;V — объем вредного пространства, то

Vд = Vh-V — действительный объем всасывания.

При повышений давления величина действительного объема всасывания уменьшается и в пределе может достигнуть нуля.

Компрессор. Общие сведения. Необратимое сжатие в компрессоре, адиабатный и изотермный КПД компрессора. Влияние вредного пространства на работу компрессора. Объемный КПД компрессора.

Компрессор – устройство, предназначенное для непрерывного получения сжатого газа. По принципу сжатия компрессоры можно разделить на две группы:

1. газ засасывается в пространство компрессора, за счет механической работы сжимается в нем в ходе уменьшения занимаемого газом пространства, выталкивается в резервуар высокого давления — ресивер (поршневые, шестеренчатые, ротационные и др.)

2. сжимаемому газу прежде сообщается некоторое количество кинетической энергии, а затем кинетическая энергия потока газа в ходе торможения потока превращается во внутреннюю энергию сжатого газа (турбокомпрессоры, аксиальные компрессоры, эжекторы).

Одно из крайних положений поршня в цилиндре называется верхней мертвой точкой (ВМТ), другое — нижней мертвой точкой (НМТ). Вращательное движение двигателя компрессора, преобразуется в возвратно — поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма. Пространство цилиндра между его крышкой и поршнем, находящемся в ВМТ, называется вредным объемом компрессора (Vвр). Пространство цилиндра между его крышкой и поршнем, находящемся в НМТ, называется объемом цилиндра компрессора (Vц). Пространство цилиндра между положением поршня в ВМТ и положением поршня в НМТ, называется рабочим объемом цилиндра компрессора (Vh). Обычно Vвр = (0,04÷0,1)Vh. Очевидно соотношение между указанными объемами компрессора Vц= Vh+ Vвр.

Aдиабатный и изотермный КПД

В действительности на работе компрессора сказывается не только влияние вредного объема, но и трение газа, и изменение давления газа при всасывании и удалении его из цилиндра.

На рис.1.85 приведена реальная индикаторная диаграмма. На линии всасывания из-за неравномерного движения поршня, инерции пружины и клапана, давление газа в цилиндре колеблется и оказывается ниже начального давления газа р1. На линии выталкивания газа из цилиндра по тем же причинам давление газа оказывается большим конечного давления р2. Политропическое сжатие, реализуемое в охлаждаемых компрессорах, сравнивается с обратимым изотермическим сжатием с помощью изотермического к.п.д. ηиз = lиз/lкп.

Адиабатное необратимое сжатие, реализуемое в неохлаждаемых компрессорах, сравнивается с адиабатным обратимым сжатием с помощью адиабатного к.п.д. ηад = lад/lка.

Для различных компрессоров величина изотермического к.п.д колеблется в пределах ηиз = 0,6÷0,76; величина адиабатного к.п.д — ηад = 0,75÷0,85.

Источник