Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 41 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

.)()(
-)(
к
22112211
11222211
1
1
1
1
1
1
vpvp
n
n
vpvp
n
vpvpvpvp
n
l
−
−
=−
+
−
=
=+−
−
=
Мы показали, что работа на привод компрессора в n раз больше работы сжатия. Обычно полученную формулу
трансформируют к виду
=
к
l
=
−
−
=
−
−
1
2
1
2
11
11
22
11
1
1
1
1 v
v
p
p
vp
n
n
vp
vp
vp
n
n
−
−
=
−
n
p
p
p
p
vp
n
n
1
1
2
1
2
11
1
1
,
−
−
=
−
n
n
p
p
vp
n
n
1
1
2
11
1
1
откуда видно, что при n > 1,0 и р
2
/ р
1
> 1,0 l
к
всегда отрицательна. Абсолютное значение этой работы называют работой на
привод компрессора
l
пр
, l
пр
= –l
к
.
Одной из основных характеристик компрессора является степень повышения давления в нем
β = р
2
/ р
1
. Обычно 2 ≤ β ≤
6. При
β < 2 применяют вентиляторы и воздуходувки, а при β > 6 возникают проблемы с обеспечением прочности деталей
компрессора, кроме того повышенные температуры в конце сжатия приводят к закоксовыванию смазки и ускоренному
износу.
Если массовая производительность компрессора
М кг/с, то теоретическая мощность на привод компрессора будет
N
пр
= М l
пр
.
Для получения высокого давления применяют многоступенчатое сжатие, направляя сжатый в первой ступени газ во
второй цилиндр (вторую ступень), третью ступень и т.д. (см. рис. 1.59). Обычно газ, сжатый в очередной ступени,
направляется сначала в промежуточный холодильник, где его охлаждают до первоначальной температуры, и только после
этого он засасывается в цилиндр следующей ступени.
Гидравлическое сопротивление холодильника делается по возможности минимальным, поэтому процесс охлаждения газа
в нем можно считать изобарным. На рис. 1.60 приведена индикаторная диаграмма многоступенчатого идеального
компрессора. Отметим, что благодаря промежуточному охлаждению температура в точках начала процессов сжатия в
каждой ступени одинакова (точки 1, 3, 5). Обычно одинаковыми принимаются и величины
β в каждой ступени, поскольку
это и есть оптимальное соотношение. При этом число ступеней
Z рассчитывают, используя формулу
Z
p
p
вх
вых
=β
и задавая последовательно значения Z = 2, 3,
4 ... до тех пор, пока значение
β впервые не
станет меньше 6,0.
Если бы процессы сжатия в каждой из
ступеней протекали изотермически
(процессы 1–3, 3–5, 5–7) , то работа на
привод
l
пр
была бы минимальной.
Действительные процессы сжатия протекают
по политропам, и работа на привод несколько больше, чем
l
из
(на величину площадей заштрихованных влево фигур). Однако
это работа на много меньше той, которая потребовалась бы для такого же сжатия газа в одном цилиндре (процесс 1–2
од
, если
предположить, что такое технически осуществимо). Выигрыш определяется величиной площади фигуры, заштрихованной на
рисунке вправо.
На рис. 1.61 приведена
T–s диаграмма процессов сжатия и охлаждения в многоступенчатом компрессоре.
Для оценки степени совершенства компрессоров используют изотермический КПД
пр
из
из
l
l
=η
,
где
l
из
– работа на привод компрессора при изотермическом сжатии в цилиндре; l
пр
– работа на привод компрессора при
политропном сжатии. Понятно, что всегда
η
из
< 1,0, и чем выше эта характеристика, тем эффективней компрессор.
Расчет количества тепла, отведенного в цилиндре и холодильнике проводится по известным формулам:
)(
цил 12
1
TT
n
kn
cq
vm
−
−
−
= и q
хол
= с
pm
(Т
3
– Т
2
),
а работу на привод многоступенчатого компрессора находят умножением работы на привод одной ступени
l
прI
на число
ступеней
Z:
l
пр
= l
прI
Z.
1.7.2 Цикл реального компрессора
Науку родили опыт и мысль человечества
М. Горький
действительности не удается полностью вытолкнуть весь газ после сжатия его в цилиндре, поскольку всегда имеется
вредный, еще его называют мертвым, объем (например, в клапанной коробке), в котором остается некоторая часть
p
1
q
хол1
I
p
2
q
хол2
II
p
3
q
хол3
p
4
III
Рис. 1.59 Схема многоступенчатого компрессора
В

Страницы