Одноступенчатое сжатие. Работа сжатия

ЛЕКЦИЯ 10

Термодинамика компрессорных машин

Компрессорные машины

 

Компрессорные машины - это машины предназначенные для сжатия и перемещения газообразных сред из области меньшего давления в область большего давления (для сжатия веществ).

По принципу сжатия классифицируются:

1) объемные (поршневые, роторные и винтовые);

2) лопастные (центробежные, осевые);

3) струйные (эжекторы).

Наиболее применимы поршневые и лопастные компрессора. Процессы, происходящие в компрессорах независимо от их конструкций описываются одними и теми же уравнениями термодинамики.

Основная задача - определение работы, затраченной на процесс сжатия заданного количества газа при известных начальных и конечных его параметров (от давления Р₁ до Р₂).

Основные параметры компрессоров:

1. Массовая или объемная подача.

2. Начальное и конечное давление ().

3. Степень повышения давления - .

4. Мощность и частота вращения вала n.

 

В зависимости от степени сжатия компрессора различают:

- вентиляторы, если ;

- нагнетатели (без промежуточного охлаждения газа), если ;

- компрессоры (существует устройство для охлаждения газа) если ).

 

Одноступенчатое сжатие. Работа сжатия

 

Рассмотрим одноступенчатый поршневой компрессор. Поршень совершает возвратно-поступательные движения.

Рисунок 1 - Процессы сжатия в поршневом компрессоре

 

Линии: 01 - заполнение газом цилиндра при Р₁; 12 - рабочий ход поршня, сжатие газа до давления Р₂; 23 - выталкивание газа в нагнетательную линию при Р₂; 30 - мгновенное падение давления от Р₂ до Р₁.

0123 - теоретическая индикаторная диаграмма одноступенчатого поршневого компрессора.

аb1с - действительная диаграмма поршневого компрессора, учитывает вредное пространство (v_o) и потери давления на прохождение газа через клапаны (линия са)

 

Процесс сжатия характеризуется I началом термодинамики для потока:

.

 

Учитываем, что:

1) процесс сжатия идет без трения: ;

2) компрессор расположен горизонтально: , тогда I начало термодинамики будет упрощено:

,

.

Работа сжатия всегда величина отрицательная, будем ее рассматривать по абсолютному значению, тогда:

.

Таким образом, чем больше отводится тепла, тем меньше затрачивается работы на процесс сжатия.