14.3. Индикаторная диаграмма реального поршневого компрессора

Индикаторная диаграмма компрессора представлена на рис. 42. На этой диаграмме процесс всасывания изображается линией 4–1, сжатия – 1–2, нагнетания – 2–3. Линия 3–4 характеризует процесс расширения газа, оставшегося во вредном («мертвом») пространстве.

Рисунок 42 – Индикаторная диаграмма поршневого компрессора при наличии «мертвого пространства».

Вредным пространством называется некоторый свободный объем между поршнем и крышкой цилиндра в момент нахождения поршня в крайнем левом положении. Его объем составляет от рабочего объема цилиндра .

Влияние «мертвого» пространства.

При наличии в компрессоре «мертвого» пространства , рис. 42 в рабочей камере после завершения нагнетания остается объем газа с давлением . При движении поршня вправо только после снижения давления в рабочей камере до открывается всасывающий клапан, т. Е. процесс всасывания газа начинается лишь в точке 4, и всасываемый объем составляет , объем которого меньше рабочего объема .

Вредное пространство уменьшает количество всасываемого газа и, следовательно, снижает производительность компрессора. Для расчета производительности реального поршневого компрессора принята зависимость:

где – производительность теоретического или идеального компрессора;

– ход поршня;

– площадь поперечного сечения цилиндра;

– число двойных ходов в единицу времени;

– коэффициент подачи.

При наличии вредного пространства производительность машины составит:

где – коэффициент всасывания, характеризующий снижение производительности из-за мертвого пространства.

Если процесс расширения газа на линии 3 – 4 политропный, а показатель политропы расширения , то параметры газа в точках 3 и 4 можно связать уравнением:

или

Из этого равенства следует

и

где –коэффициент мертвого пространства.

Влияние сопротивления клапанов и теплообмена между газом и компрессором (при ).

Из-за наличия сопротивления при всасывании газа давление в рабочей камере , а при нагнетании , рис. 43.

Рисунок 43. Индикаторная диаграмма поршневого компрессора при наличии сопротивления клапанов.

Контакт всасываемого газа с нагретыми деталями машины и смешение его с газом мертвого пространства приводит к повышению температуры всасываемого газа. В момент окончания всасывания (в т.1) газ имеет параметры и . Приведем всасываемый объем ( ) к начальным параметрам, для этого воспользуемся уравнением:

где .

Получим

Формула для расчета производительности примет вид

_где – коэффициент подачи, учитывающий влияние подогрева газа на производительность;

– коэффициент подачи, учитывающий влияние сопротивление всасывающего клапана на производительность компрессора.