Теоретическая индикаторная диаграмма поршневого компрессора

Рисунок 7.2 -Теоретическая индикаторная диаграмма одноступенчатого

компрессора

 

Точка 1 на диаграмме (рис.7.2) соответствует положению поршня в цилиндре компрессора, когда весь цилиндр заполнен газом низкого давления. Кривая 1-2 соответствует процессу сжатия газа в компрессоре от давления до давления . При закрытых всасывающем и нагнетательном клапанах. В точке 2 процесс сжатия заканчивается. Точка 2 соответствует моменту открытия нагнетательного клапана. Горизонтальная прямая 2-3- линия нагнетания, соответствует процессу выталкивания газа из цилиндра в резервуар высокого давления. Точка 4 соответствует открытию всасывающего клапана, а прямая 4-1 изображает процесс наполнения цилиндра газом из резервуара низкого давления (прямая всасывания).

Линии всасывания 4-1 и нагнетания 2-3 не изображают термодинамических процессов, так как параметры состояния рабочего тела в них остаются неизменными.

Работа , затраченная на сжатие 1 кг воздуха в процессе 1-2:

. (7.1)

Величина работы всегда отрицательна, так как работа совершается над газом.

Из рис. 10.1 видно, что работа , затраченная на сжатие 1 кг газа в одноступенчатом компрессоре, графически изображается пл. 12341 и определяется по формуле:

. (7.2)

Т.к. , то . Подставив последнее выражение в (7.2), имеем:

. (7.3)

Влияние процесса сжатия на величину работы одноступенчатого компрессора

Процесс сжатия газа в компрессоре (рис. 10.5) в зависимости от условий теплообмена между рабочим телом и стенками цилиндра может осуществляться по адиабате 1-2¢¢¢(n=k), изотерме 1-2(n= 1) или политропе 1-2¢ (n < k ­), 1-2¢¢¢(n > k ­).

a	б

Рисунок 7.3 - Теоретическая индикаторная диаграмма получения сжатого газа

в компрессоре в зависимости от способа сжатия:

а- в vP – диаграмме; б - в sT – диаграмме

Т.к. пл.1234<пл.12¢34<пл.12¢¢34, то < < , то есть изотермический процесс сжатия является наиболее выгодным с точки зрения затраты работы.

Выражение (7.1), в зависимости от характера процесса сжатия, принимает следующие значения:

· Изотермическое сжатие

. (7.4)

· Адиабатное сжатие

. (7.5)

· Политропное сжатие

 

. (7.6)

Полная работа одноступенчатого компрессора (выражение 7.3) определяется следующим образом.

 

· Изотермическое сжатие

. (7.7)

Количество теплоты, отводимое от 1 кг идеального газа в процессе сжатия:

.

· Адиабатное сжатие

(7.8)

Т.е., работа на привод компрессора в раз больше работы адиабатного сжатия .

Уравнение (7.7) можно представить в другом виде.

Работа сжатия в адиабатном процессе:

. Тогда, согласно уравнению 7.2, имеем:

. (7.9)

При адиабатном сжатии работа на привод компрессора по абсолютной величине равна разности энтальпий в конце и в начале процесса сжатия. Уравнение (7.9) справедливо как для реального, так и идеального газов.

· Политропное сжатие

Количество теплоты, отводимое от 1 кг идеального газа в процессе политропного сжатия, можно определить по уравнению: .

(7.10)