Индикаторная диаграмма компрессора. Индикаторная работа компрессора.

       Работа поршневых компрессоров иллюстрируется индикаторной диаграммой, представляющей собой зависимость давления p в цилиндре поршневой машины от его переменного объема V _ц.

Идеальный компрессор.

       Компрессор называется идеальным если сжатый в цилиндре газ полностью без остатка выталкивается поршнем, отсутствуют потери энергии в клапанах, отсутствуют утечки и перетечки газа через неплотности, отсутствуют силы трения поршня о цилиндр. Естественно, что это идеализация. Диаграмма показана на рис. 2.

Рис. 2. конечно же и в учебнике его нет! Сами рисуйте по описанию!

На диаграмме линия 4-1 называется линией всасывания, 1-2 (2^¢, 2^¢¢) – процессы сжатия по изотерме, политропе и адиабате соответственно, 2-3 – линия нагнетания, 3-4 – условная линия замыкающая цикл. Следует отметить, что линии 4-1 и 2-3 не изображают термодинамические процессы, т. к. состояние рабочего тела на них не меняется, а меняется лишь его количество. Отметим также, что на участке 1-2^¢ (политропе) тепло отводится, а температура возрастает, т.е. теплоемкость среды отрицательна.

       Удельная работа, затрачиваемая на получение сжатого газа при условии обратимости всех процессов и при пренебрежении кинетической энергией газа определяется зависимостью

где p ₁ v ₁ – работа всасывания (затрачивается ОС на заполнение цилиндра); p ₂ v ₂ – работа нагнетания (затрачивается на вытеснение газа из цилиндра); интегральное слагаемое – работа, затрачивается на сжатие газа. Легко видеть, что l _к численно равна площади фигуры 1-2-3-4-1 на рис. 2, которую можно представить интегралом

                                                                                                                         (1)

       Ввиду того, что работа l _к на получение сжатого газа затрачивается, она имеет отрицательный знак. Обычно говоря о работе компрессора знак минус опускают (это соглашение). Эта работа называется технической работой компрессора. Согласно ранее введенным определениям, интеграл (1) представляет собой располагаемую работу.

Реальный поршневой компрессор.

       Диаграмма реального поршневого компрессора представлена на рис. 3.

Рис. 3.

DA ® AB ® BC ® CD.

AB – всасывание газа при p = p ₁ (p ₁ – давление во всасывающей линии). При D p = p ₁ – p_A > D p _откА в точке А открывается всасывающий клапан (начало работы); BC – сжатие газа; CD – выталкивание газа при p = p ₂ (p ₂ – давление в нагнетательной линии). При D p = p_C – p ₂ > D p _откC открывается нагнетательный клапан. V _Полн – рабочий объем цилиндра; V _М – объем мертвого пространства. Вводится относительный объем мертвого пространства g = V _М/ V _Полн Î (0.025 ¸ 0.06). Линия DA – расширение газа, оставшегося в мертвом пространстве. V _ВС – объем всасываемого газа. Вводится коэффициент объемного заполнения g_Нап = V _ВС/ V _Полн Î (0.7 ¸ 0.95).

 

 

43.  Реальный поршневой компрессор. Индикаторная диаграмма компрессора и индикаторная работа компрессора.

Индикаторная работа.

       При расчете работы реального компрессора обычно делают следующие допущения:

1). p_A» p_B» p ₁ = const. 2). p_C» p_D» p ₂ = const₁ 3). Участок площади p ₂ DAp ₁ много меньше площади всей фигуры. В таком случае pV диаграмму работы реального компрессора можно заменить диаграммой идеального компрессора, представленной на рис. 2. Работу компрессора можно приближенно определять по формуле (1).

 

По остальной части вопроса следует сначала обратить свой взор на вопрос выше, а затем обязательно в учебник страницы 93-94

 

 

44. Политропный компрессор: затрачиваемая работа, температура газа в конце сжатия, отводимая теплота при сжатии, КПД.

 

Политропный компрессор.

       Характеристики: затрачиваемая работа, температура газа в конце сжатия, отводимая при сжатии теплота, КПД, изображение процесса на диаграммах.

       При p £ 10 Мпа (100 ат) воздух можно считать идеальным газом, что и используют на практике при расчете политропного компрессора. Уравнение политропы

                                                                  pvⁿ = const.                                                          (1)

На практике обычно n Î (1.15 ¸ 1.8). Уравнение идеального газа

                                                                  pv = RT.                                                           (2)

Для технической работы компрессора имеем

Из зависимостей (1) и (2) вытекает равенство

Из первого начала термодинамики для потоков при обычно реализуемых в компрессорах ситуациях d z = 0, d W» 0 (скорость на входе приблизительно равна скорости на выходе из компрессора), d l _техн = – d l (в силу принятого выше соглашения о знаке), d l _тр = 0 вытекает, что

                                                      d q _вн = d h – d l.                                            (3)

Часто приращение q _вн находят из соотношений

q _вн = C_n (T ₂ – T ₁) @ (T ₂ + T ₁)(s ₂ – s ₁)/2, (поскольку T d s = d q).

Для анализа не редко используют диаграммы.

Рис. 4. (херовое качество, на компе так же говняно)

       На рис. 4 изображены линии, представляющие процессы идеального сжатия в идеальном компрессоре (пунктирные линии) и реальном (сплошные линии) в различных координатах (p ₂ - давление в компрессоре после сжатия):

1. – Исходное состояние p = p ₁, T = T ₁;

1-2. идеальный изотермный процесс;

1-3. реальный изотермный процесс;

1-4. политропный процесс;

1-5. идеальный адиабатный процесс;

1-6. реальный адиабатный процесс.

Этот рисунок относится ко всем типичным процессам. Рассмотрев политропный процесс в компрессоре, переходим к адиабатному.

 

 

45. Адиабатный компрессор: затрачиваемая работа, температура газа в конце сжатия, отводимая теплота при сжатии, КПД.

 

Адиабатный компрессор.

       Адиабатный процесс – частный случай политропного, когда n = k. Формула для работы и отношения температур сохраняют свой вид. Поскольку в адиабатических условиях d q _вн = 0, политропная форма баланса энергии упрощается

d l _ад = d h, Þ D l _ад = D h,

т. е. работа компрессора может быть также проанализирована по диаграмме состояния газа, если известны начальные и конечные параметры.

       Отличие идеального процесса сжатия от реального характеризуется относительным внутренним термодинамическим КПД

h = l / l _д.

l – работа компрессора в идеальном процессе, l _д – работа компрессора в действительном процессе. h – учитывает потери на сопротивление при всасывании и нагнетании, а также на потери в каналах.

h_{адиабат.}» 0.7 ¸ 0.9; h_{изотерм.}» 0.6 ¸ 0.8.

 

 

46. Изотермный компрессор, затрачиваемая работа, изображение процесса на диаграммах, КПД, отводимая теплота при сжатии.

 

 

Изотермный компрессор.

       Если в процессе сжатия происходит такой отвод теплоты, что температура не меняется (T ₂ = T ₁ = T), то компрессор называют изотермным. Напомним, практика показывает что сжимаемые газы можно считать идеальными до p ₂ £ 10 Мпа, т. е. считаем pv = RT. Для располагаемой работы, изменив знак в соответствии в принятой договоренностью, получаем

p ₁ v ₁ = p ₂ v ₂ = RT, u = u (T) Þ d h = d(u + pv) = 0 Þ при d W = 0, d z = 0, Þ d q _внеш. = –d l _Т, (индекс _Т – изотермный),

как следует из зависимости (3). Таким образом при изотермическом сжатии идеального газа в компрессоре, затрачиваемая работа и отводимая теплота равны по величине. Имеем также

q _внеш. = T D s.

 

 

47. Предел одноступенчатого сжатия газов в компрессорах.