Контрольные вопросы

1. Какая существует классификация компрессорных машин?

2. Что такое идеальный поршневой компрессор, какова его индикаторная диаграмма и как рассчитывается его работа?

3. Как выглядит действительная индикаторная диаграмма компрессора при наличии «мертвого» пространства?

4. Как выглядит индикаторная диаграмма компрессора при наличии сопротивления клапанов?

5. Как определяется производительность реального компрессора с учетом коэффициента подачи?

6. Что такое предел сжатия и для чего он служит?

7. Как изображается индикаторная диаграмма реального компрессора с учетом всех потерь?

8. Как вычисляется количество отводимой теплоты при различных процессах сжатия?

9. Какими выражениями определяется мощность на привод одноступенчатого компрессора?

10. Каковы основные причины необходимости применения многоступенчатого сжатия?

11. Как выглядит принципиальная схема и индикаторная диаграмма многоступенчатого компрессора в –диаграмме?

12. С помощью, каких выражений вычисляется работа на привод при многоступенчатом сжатии?

Задачи

1. Компрессор всасывает воздуха при давлении и температуре . Конечное давление воздуха составляет . Найти теоретическую мощность двигателя для привода компрессора и расход охлаждающей воды, если температура ее повышается на . Расчет произвести для изотермического, адиабатного и политропного сжатия. Показатель политропы принять равным , а теплоемкость воды .

Дано:

,

,

,

,

,

,

Решение:

Изотермическое сжатие.

Работа компрессора:

.

Теоретическая мощность двигателя

.

Теплоту, отводимую с охлаждающей водой, находим из уравнения теплового баланса:

.

Следовательно, расход охлаждающей воды

.

Адиабатное сжатие.

Работа компрессора:

.

Теоретическая мощность двигателя

.

Политропное сжатие.

Работа компрессора:

.

Теоретическая мощность двигателя

.

Теплоту, отводимую с охлаждающей водой, находим из уравнения теплового баланса:

где – массовый расход воздуха в компрессоре, ;

– удельная газовая постоянная воздуха, ;

Расход охлаждающей воды

2. Одноступенчатый компрессор, имеющий коэффициент «мертвого» пространства , сжимает воздуха при нормальных условиях от давления и температуры до давления . Сжатие и расширение воздуха совершается по политропе с показателем . Определить потребную мощность двигателя для привода компрессора и его объемный КПД (коэффициент всасывания). Эффективный КПД компрессора при политропном сжатии .

Дано:

,

,

,

,

,

Решение:

Работа компрессора, определяется площадью индикаторной диаграммы 1234, рис. 49. Эта площадь может быть определена как разность площадей 1265 и 4365, т.е. как разность работ двух идеальных компрессоров. Следовательно,

Рисунок 49 – К примеру 2.

Для всасываемого воздуха и, следовательно,

Полученное выражение совпадает с формулой (7), определяющей работу компрессора при отсутствии «мертвого» пространства. Объясняется это тем, что сжатый газ, остающийся в «мертвом» пространстве расширяется до начального давления, компенсируя ту работу, которая была затрачена на его сжатие, тогда теоретическая работа компрессора:

Потребная мощность двигателя

Объемный КПД компрессора

определим значение величин, входящих в это выражение

следовательно

Тогда общий КПД компрессора

Объемный КПД компрессора можно также вычислить по формуле

3. Воздух при давлении и температуре должен быть сжат по адиабате до давления . Определить температуру в конце сжатия, теоретическую работу компрессора и величину объемного КПД:

а) для одноступенчатого компрессора;

б) для двухступенчатого компрессора с промежуточным холодильником, в котором воздух охлаждается до начальной температуры. Относительная величина «мертвого» пространства равна .

Дано:

,

,

,

,

.

Решение:

а) Одноступенчатое сжатие.

Температура в конце сжатия по формуле:

Теоретическая работа компрессора

Объемный КПД компрессора

а) Двухступенчатое сжатие

Степень сжатия в каждой ступени по формуле:

Температура в конце сжатия по формуле:

Теоретическая работа обеих ступенях компрессора

.

Объемный КПД компрессора

Полученные результаты приведены в таблице

4. Для двигателя с воспламенением от сжатия необходим трехступенчатый компрессор, подающий воздуха при давлении . Определить теоретическую мощность компрессора. Сжатие считать адиабатным. В начале сжатия и .

Дано:

,

,

,

Решение:

Отношение давлений в каждой ступени по формуле:

Таким образом, и

и, следовательно,

Затрата работы на каждую ступень компрессора:

Затрата работы на трехступенчатый компрессор:

Мощность компрессора

Ответ: 32,1 кВт.