Лабораторная работа № 3. «испытание одноступенчатого поршневого компрессора» — КиберПедия 

Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Лабораторная работа № 3. «испытание одноступенчатого поршневого компрессора»

2017-11-17 775
Лабораторная работа № 3. «испытание одноступенчатого поршневого компрессора» 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

 

Целью работы является углубление знаний по теории, конструкции и методике испытаний поршневых компрессоров.

Задание

Определить производительность, коэффициент подачи, показатель политропы сжатия, работу, затраченную на сжатие воздуха, мощность, потребляемую компрессором, к.п.д. компрессора.

Теоретическая часть

Машины для сжатия газов называются компрессорами. В зависимости от принципа сжатия их можно разделить на две основные группы: 1) машины объемного сжатия – повышение давления газа происходит за счёт уменьшения объёма рабочего пространства. К этой группе машин относятся поршневые компрессоры с возвратно-поступательным движением поршней и различные типы ротационных компрессоров с вращающимися поршнями; 2)машины кинетического сжатия – процесс сжатия проходит при принудительном установившемся движении, полученная кинетическая энергия переходит в энергию давления при торможении газового потока. К этой группе относятся центробежные и осевые машины.

Различают одноступенчатое и многоступенчатое сжатие газов в компрессорах.

На рис.1. представлена схема одноступенчатого поршневого компрессора.

Если при крайнем верхнем положении поршня отсутствует зазор между крышкой цилиндра и днищем поршня, то такой компрессор называется идеальным. При движении поршня сверху вниз возникает разряжение, за счет чего впускной клапан автоматически открывается и цилиндр наполняется газом по изобаре ab при давлении Pн. Точка b соответствует крайне нижнему положению поршня. При движении поршня снизу вверх происходит сжатие газа в цилиндре, при закрытых клапанах. Сжатие может происходить по адиабате , политропе bсў или по изотерме bсўў. Характер процесса сжатия определяется интенсивностью охлаждения цилиндра компрессора. Обычно сжатие политропное, показатель политропы n=1,2ё1,25. При достижении в цилиндре давления Pк выпускной клапан автоматически открывается, и сжатый газ нагнетается в ресивер по изобаре cd или cdў, или cdўў. При следующем ходе поршня в цилиндр поступает новая порция газа и все процессы повторяются.

Рис.1. Схема одноступенчатого поршневого компрессора

1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - крышка цилиндра; 4 – шатун; 5 – кривошип; 6 – впускной клапан; 7 – впускной патрубок; 8 – выпускной клапан; 7 – выпускной патрубок; 10 – водяная рубашка охлаждения цилиндра; 11 – ресивер; 12 – подача газа к потребителю.

Работа, затрачиваемая на адиабатное сжатие в компрессоре равна la, то есть

где K – показатель адиабаты; R – индивидуальная газовая постоянная газа, Дж/(кгЧК); - степень повышения давления.

При политропном сжатии газа в компрессоре затрачивается работа lП, равная .

При изотермическом сжатии затрачивается работа

Охлаждение цилиндра компрессора в процессе сжатия позволяет получить экономию работы, равную площадке bccўb, и, кроме того, снижает температуру конца сжатия (см. рис. 3).

При сжатии по адиабате bc температура конца сжатия равна Тка, при политропном сжатии bcў - Tкп, а при изотермическом сжатии bcўў температура конца сжатия Тки = Тн.

На рис.4 представлена теоретическая индикаторная диаграмма реального одноступенчатого компрессора. В реальном компрессоре обязательно имеется зазор между крышкой цилиндра и днищем поршня, то есть имеет место объём (мёртвого) пространства, который обозначают Vc. При движении поршня сверху вниз газ, находящийся во вредном пространстве, расширяется по политропе da до тех пор пока в цилиндре не возникнет некоторое растяжение. При давлении P н впускной клапан откроется, и в цилиндр будет поступать свежий заряд газа по изобаре ab. При движении поршня снизу вверх газ сжимается в цилиндре при закрытых клапанах по политропе bc. В точке C автоматически открывается выпускной клапан и происходит нагнетание газа в ресивер по изобаре cd. При следующем ходе поршня газ, находящийся во вредном пространстве, расширяется и все процессы повторяются.

Объём, описываемый поршнем за один ход, называют рабочим объёмом и обозначают Vн.

Объем газа, поступающего в цилиндр в процессе наполнения обозначают V.

Отношение V/Vн называют объёмным к.п.д. компрессора компрессора. Объёмный к.п.д. зависит от величины объёма вредного пространства Vc и степени повышения давления p.

Для того, чтобы уменьшить влияние объёма вредного пространства на производительность процессора, а так-же, чтобы снизить температуру конца сжатия, применяют многоступенчатое сжатие.

На рис.5 представлена схема двухступенчатого поршневого компрессора. Процесс сжатия газа в многоступенчатых компрессорах осуществляется последовательно во всех ступенях с охлаждением газа после сжатия в каждой ступени.

Наиболее выгодным оказывается многоступенчатое сжатие в случае, если степень повышения давления одинаковые во всех ступенях.

На рис.6 показан процесс сжатия газа в двухступенчатом поршневом компрессоре, где ac – процесс наполнения первой ступени; bc – политропное сжатие газа в первой ступени; cd – процесс нагнетания сжатого газа по изобаре P2 в промежуточный холодильник; cbў - изобарное охлаждение газа в промежуточном холодильнике до температуры Тн 1; dbў - процесс наполнения цилиндра второй ступени; bўc2 – политропное сжатие во второй ступени; c2 - процесс нагнетания сжатого газа при давлении Pк в ресивер; площадка abcda – работа, затрачиваемая на сжатие газа в первой ступени; площадка dbўc2dўd – работа, затрачиваемая на сжатие газа в одноступенчатом компрессоре от давления Pн до давления Pк; площадка cc1c2b’c – экономия работы за счет двухступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением.

Таким образом, применение двухступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением дает экономию в работе и снижает температуру конца сжатия газа.

Степень повышения давления в каждой ступени равна .

При этом во всех ступенях компрессора затрачивается одинаковая работа , где n – показатель политропы сжатия.

Мощность, затрачиваемая на привод компрессора , где G – массовая производительность компрессора, кг/с; Nк – мощность привода компрессора, кВт; hк – к.п.д. компрессора.

Описание опытной установки

Схема опытной установки представлена на рис.7. Установка содержит двухцилинровый одноступенчатый компрессор 1, электродвигатель 2, вращающий вал компрессора через клиноременную передачу, счетчик газа 3, ресивер 4 для сглаживания пульсации потока воздуха, пружинный вакуумметр 5, два последовательно соединенных ресивера 6 для сбора сжатого воздуха, пружинный монометр 7, предохранительный клапан 8, штуцеры 9, для подачи сжатого воздуха к потребителю, пробковые краны 10, ваттметр 11, хромель – копелевую термопару 12, установленную на трубопроводе сжатого воздуха 13 и подключенную к милливольтметру 14. Число оборотов вала комрессора измеряется тахометром.

Количество воздуха (производительность компрессора), поступающего в компрессор, измеряется при помощи счетчика газа, установленного на ресивере 4. Внешняя поверхность цилиндров компрессора оребрена и обдувается потоком воздуха, создаваемым шестью радиальными лопастями, укрепленными на приводном шкиве компрессора.

 

Рис.7. Схема эксперементальной установки.

1 - поршневой компрессор; 2 - электродвигатель; 3 - газовый счетчик; 4 - ресивер; 5 - вакуумметр; 6 - рессиверы компрессора; 7- манометр; 8 - предохренительный клапан; 9 - штуцеры; 10 - пробковые краны; 11 - ваттметр; 12 - хромель-копелевая термопара; 13 - трубопровод сжатого воздуха; 14 - милливольтметр

Проведение опыта

Перед запуском компрессора для снижения пусковых токов электродвигателя необходимо полностью открыть пробковые краны. Нужно проверить, чтобы пределы ваттметра были установлены: по току “J=25A”, по напряжению “U=303В”. Включить установку и через несколько секунд переставить штекерами ваттметра предел по току с 25 на 10А. После этого, закрывая пробковые краны, установить давление сжатого воздуха по манометру PM=2-3 кг/см2, прогреть компрессор в течении 10-15 мин. Когда компрессор прогреется, то показания милливольтметра не будет изменятся и его показание будет соответствовать температуре конца сжатия t20C. При помощи счетчика газа и секундомера находим время t, за которое через счётчик пройдёт объём воздуха D=0.5 -1.0 м3. Тахометром измеряем число оборотов вала компрессора nв, об/мин. Снижаем показания ваттметра по мощности np, по току nj напряжению nu. По барометру находим давление атмосферного воздуха Pб, а по жидко-стеклянному термометру - его температуру t0C. Результаты измерений заносим в протокол испытаний.

После проведения всех измерений выключить установку.

Протокол испытаний

Pб, Па t0, 0С PM, кг/см2 t2, 0С nв, об/мин Показания ваттметра DV, м3 t, с
          np, дел nu, дел nJ, дел    
                   
                   

Обработка опытных данных

1. Определяем рабочий объём цилиндра компрессора Vh3)

.

где D=0,0875 м - диаметр цилиндра; S=0,0845 м ход поршня.

2. Определим теоретическую объёмную производительность компрессора Vт3/c)

.

3. Определим действительную объёмную производительность компрессора Vg3/c)

.

4. Находим коэффициент подачи компрессора

.

5. Находим плотность атмосферного воздуха r(кг/м3)

.

6. Определим действительную массовую производительность компрессора Gg(кг/c)

7. Вычисляем показатель политропы сжатия (используя соотношение )

,

где P2=Pб+0.98×105×Pм - абсолютное давление сжатого воздуха, Па.

1. Определим работу сжатия 1 кг воздуха l(Дж/кг)

,

где R = 287 Дж/(кг×К) - газовая постоянная воздуха.

1. Вычисляем теоретическую мощность компрессора Nt(кВт)

.

2. Определим мощность на валу компрессора Nе(кВт)

,

где hэ=0.85 - к.п.д. электродвигателя; hпр=0.92 - к.п.д. клиномерной передачи.

1. Вычисляем к.п.д. компрессора

hк=Nт/Ne

1. Вычисляем косинус фи

cos j = Nэ/(U/J),

где Nэ = 0.01 ×np×”J”×”U”,Вт; U = 0.01×nu×”U”,В; J = 0.01×nj×”J”,A.

Контрольные вопросы

1. Сжатие воздуха в идеальном компрессоре.

2. Сжатие воздуха в многоступенчатом компрессоре с промежуточным охлаждением.

3. Изобразить процесс сжатия воздуха в T-S диаграмме.

 


Поделиться с друзьями:

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...

Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.048 с.