2015-08-13
1645
Поршневые компрессоры применяются для сжатия газов. При движении поршня 2 слева направо происходит всасывание газа при открытом всасывающем клапане 4 и заполнение им цилиндра 1 (рис. 3). Всасывание изображено на теоретической индикаторной диаграмме (рис. 4) линией 4–1. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается и происходит сжатие газа до требуемого давления Р 2 (процесс 1–2). Как только давление в цилиндре достигнет величины Р 2, откроется нагнетательный клапан 5 (рис.3) и газ начнет выталкиваться поршнем в газосборник (процесс 2–3, рис.4). При достижении поршнем крайнего левого положения в реальном компрессоре сначала происходит расширение газа, оставшегося в зазоре между поршнем и крышкой цилиндра (вредном пространстве V 0), до давления во всасывающей магистрали P 1 (процесс 3–4). Лишь после этого откроется всасывающий клапан и начнется наполнение цилиндра новой порцией газа (процесс 4–1). В результате часть рабочего объема не заполнится свежей порцией газа и действительный объём всасывания V вс уменьшится в сравнении с рабочим объёмом V раб.
Отношение объема всасывания V вс к рабочему объему V раб представляет собой объемный коэффициент полезного действия компрессора:
, (1)
по величине которого оценивается подача сжатого газа потребителю (производительность компрессора). Объемный КПД уменьшается с увеличением вредного пространства и повышением давления сжатия.
Следует помнить, что работа lk, затрачиваемая на привод компрессора, численно равна площади, ограниченной контуром индикаторной диаграммы. На рис. 4 это площадь, ограниченная контуром 1234l (заштрихованная площадь). Эта работа зависит от характера процесса сжатия, которая может протекать различными путями в зависимости от интенсивности отвода теплоты от сжимаемого газа. На рис. 4 изображены изотермический 1–2′ (n =1), адиабатный 1–2′′ (n = к) и политропный 1–2 (к > n >1) процессы сжатия. Обратите внимание на то, что сжатие по изотерме требует наименьших затрат работы, т. е. является энергетически наиболее выгодным. Чтобы приблизить процесс сжатия в компрессоре к изотермическому, необходимо интенсивно отводить теплоту от сжимаемого газа. Это достигается за счет охлаждения цилиндра, например, водой, подаваемой в рубашку охлаждения 3, образуемую полыми стенками цилиндра (рис. 3). В реальных условиях эксплуатации отвод теплоты является таким, что сжатие газа осуществляется по политропе с показателем политропы n = 1,18 – 1,23.
