 |
|
Давление в ресивере (5). При этом открывается нагнетальный (выпускной)
Клапан (4) и сжатый газ подается в ресивер и далее потребителю. Для повы-
шения давления более 6 − 8 атм. используют многоступенчатые компрессоры
(рис. 3.7, б). В этом случае применяют охлаждение газа в холодильниках
(1, 2), помещенных между ступенями компрессора.
Рабочий процесс компрессора представлен графически на диаграмме
p – v (рис. 3.8) и включает в себя ряд ступенчатых процессов.
В исходном состоянии при давлении р1 происходит изобарный процесс
Всасывания газа в цилиндр компрессора. При этом совершается работа l1,
которая определяется на рис. 3.8 прямоугольником р1–1–v1–0.
Рис. 3.8. Рабочий процесс компрессора при сжатии газа
На диаграмме p – v
Следующий процесс – сжатие газа, при этом процесс теоретически может
осуществляться по изотерме 1 _ 2″, адиабате 1 – 2′ или в действительности
– по политропе 1 _ 2 с показателем n ≈ 1,2. При этом совершается работа
l2, определяемая площадью (1 – 2 – v2 – v1) под кривой 1 – 2. В заключение
Протекает изобарный процесс вытеснения газа из цилиндра, работа которого
L3 равна прямоугольнику (р2 – 2 – v2 – 0). Суммарная работа, расходуемая на
привод компрессора, равна:
lк = l1 + l2 + l3 (3.17)
При этом работа l1 = p1 v1, и l3 = _ p2 v2 (работа l1 – положительна,
Так как объем увеличивается, а l2 и l3 – отрицательны, потому что объем
Уменьшается).
Работа l2, затраченная на сжатие газа, равна:
l2 = _∫
Pdv (3.18)
Подставив выражение (3.2) в уравнение (3.1), получим:
= − − к 1 1 2 2 v p v p l ∫
Pdv (3.19)
С учетом уравнения (3.19) можно заключить, что работа, затраченная
На привод компрессора, численно равна работе процесса сжатия газа до р2 и
Графически изображается площадью, заключенной __________между линией 1 _ 2 и
осью ординат. Эта работа максимальна для адиабатного процесса (пл. p2 −
_ 2′ _ 1_ p1) и минимальна – для изотермического (пл. p2 _ 2″ _ 1 _ p1),
Который, следовательно, является наиболее экономичным. На практике
Осуществить изотермический процесс невозможно, поэтому используют
политропный процесс (пл. p2 _ 2 _ 1 _ p1) с показателем политропы, (n ≈
1,2), близким к единице, (при n = 1 – изотерма).
Таким образом, чтобы уменьшить работу сжатия, необходимо процесс при-
Близить к изотермическому процессу, для этого требуется отводить теплоту
От сжимаемого газа в цилиндре компрессора. Последнее достигается путем
Охлаждения наружной поверхности цилиндра водой, которая протекает через
Рубашку компрессора, образуемую полыми стенками цилиндра. Охлаждение
Дает возможность сжимать газ до более высоких давлений. У компрессоров
Малой производительности при небольших давлениях сжатого газа стенки
Цилиндра делают ребристыми. Ребра обдуваются воздухом, что способствует
Охлаждению стенок цилиндра.
Из выше сказанного следует, что работа, расходуемая на привод ком-
Прессора, зависит от типа процесса сжатия газа.
При изотермическом процессе (1 – 2″), с учетом уравнений (2.8) и
(3.19), имеем (при условии p1 v1 = p2 v2):
1 1
К 1 1 2 2 1 1 ln ln ln
p
p
RT
p
p
P v
p
p
l = p v − p v − p v = − = − (3.20)
При адиабатном процессе работа, затрачиваемая на привод компрес-
сора, с учетом уравнений (2.13) и (3.19), определяется выражением:
⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛
⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛
−
−
− =
−
= − −
к 1 1 2 2 1 1 2 2 γ 1 1 1 2 2
γ
γ 1
L p v p v 1 p v p v p v p v , (3.21)
С учетом (2.13): ⎟⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛
−
−
=
ад γ 1 1 1 2 2
l 1 p v p v и lк = γ lад. (3.22)