Работа компрессора

В зависимости от хода поршня изменяется давление в компрессоре.

На рисунке приведена теоретическая индикаторная диаграмма изменения давления для компрессора, работающего без трения. В цилиндре его не бывает мертвого пространства и при работе, не происходит теплообмена в процессе сжатия, т.е. при адиабатическом сжатии.

ход поршня

Поршень во время движения вправо засасывает пары холодильного агента с давлением кипения Ро в количестве равном VЦИЛИНДРА или VЦИКЛА. При ходе поршня влево происходит сжатие паров до давления РК, а затем выталкивает их при этом же давлении в конденсатор. Весь процесс осуществляется без потерь и поэтому является обратимым.

Р

3 2 ' 2 I

V₁ II

4 1

П_о

0 5 V

V_ЦИКЛ

а) изотерма

Процесс работы компрессора складывается из трех величин:

- работа сжатия (l_СЖ), линия 1-2 (площадь 1-2-5-6)

- работа выталкивания (l_ВЫТ), линия 2-3 (площадь 2-3-0-5)

- работа всасывания (l_ВС), производимой всасываемым паром толкающим поршень вправо (площадь 4-1-6-0)

Работа компрессора определяется выражением:

l_K = l_СЖ + l_ВЫП - l_ВС (1-10)

Из изотермы видно, видно, что за один ход поршня работа компрессора будет выражаться площадью 1-2-3-4.

Р

I - зона перегретого пара II - зона жидкого (влажного) пара

Х=0 Х=1

II I

P_K

4 4' P_O

V₂ 1

P_O

5 6

0 V₁ V

б) адиабата

Если от сжимаемого пара отводить тепло, то линия сжатия пойдет более полого, где-то между адиабатой и изотермой.

Процесс сжатия в этом случае называется политропическим. Уравнение для него:

, n - постоянная политролы

При n=1 уравнение политролы превращается в уравнение изотермы (з-н Бойля - Мариотта)

При сжатии с отводом тепла n>1 - всегда, но n<к - всегда, где к - показатель адиабаты.

Политропическое, а тем более изотермическое сжатие (линия1-2') приводит к уменьшению плотности индикаторной диаграммы, и последовательно к уменьшению работы компрессора, отсюда следует, что охлаждение компрессора выгодно.

Работу компрессорной холодильной машины можно представить и в диаграмме P - V (рисунок б - адиабата).

Линия 1-2 - процесс адиабатического сжатия.

Линия 2-3 - процесс уменьшения предельного объема, при постоянном давлении Р_К с отводом тепла (процесс конденсации).

При падении давления жидкости в расширительном цилиндре (линия 3-4') работа расширения выражается площадью (3-4-4').

Для определения работы всего цикла ее надо вычесть из работы компрессора, выраженной площадью (1-2-3-4).

Линия 4'-1 характеризует процесс расширения хладагента при постоянном давлении Р_О с подовом тепла (процесс испарения).

Работу холодильной машины можно представить в виде алгебраической суммы площадей согласно уравнению (1-10):

(1-11)

где: - разность внутренней энергии пара в точках 1,2 равно работе адиабатического расширения (площадь 1-2-5-6).

Р_К V₂ -площадь (2-3-0-5)

Р_о V₁ -площадь (1-4-0-6)

После преобразования (1-11):

(1-12)

Тепловой эквивалент работы компрессора отнесенный к 1 кг хладагента равен приращению энтальпий пара в адиабатическом процессе его сжатия.

ЛЕКЦИЯ № 5

ПЛАН

1.Тепловые диаграммы

2. Структура термодинамической диаграммы состояния.