Дійсний процес в паровому поршневому компресорі

Лекція 6. Дійсний процес в паровому поршневому компресорі.

            План.

1.  Види втрат у компресорі.

2.  Дійсна холодопродуктивність компресора.

3.  Дійсна потужність і коефіцієнт корисної дії.

1.  Конспект лекції.

ДІЙСНИЙ ПРОЦЕС.

Дійсні процеси, що протікають у компресорі, на відміну від теоретичних супроводжуються рядом втрат, викликаних опором у клапанах, теплообміном між парою і стінками циліндра, наявністю шкідливого простору в циліндрі, тертям та іншими причинами. У компресорах розрізняють об'ємні та енергетичні втрати.

Об'ємні втрати в компресорі

У дійсному компресорі надходження парів холодильного агента в робочу порожнину циліндра починається не з початку ходу всмоктування, а трохи пізніше. Відбувається це через
 те, що в шкідливому просторі циліндра після нагнітання залишається частина стислих па­рів холодильного аген­та.   Поки ці пари не розширяться   під   час наступного ходу  пор­шня до тиску  всмоктування, всмоктувальний клапан не відкриється і процес всмоктування не почнеться На рис. 2 показана дійсна    індикаторна діаграма компресора,    на якій процес розширення холодильного агента зі шкідливого простору зображений кривою d-а, що

Рис. 2. Дійсна індикаторна діаграма являє собою політропу.

поршневого компресора.

Точка а на діаграмі відповідає моменту відкриття всмоктувального клапана компресора і початку процесу всмоктування. Весь процес   всмоктування зображується лінією а-b, розташованої нижче лінії р₀ на величину Δр₀ внаслідок опорів   в усмоктувальному трубопроводі, клапанах і каналах.

Точка bхарактеризує кінець процесу всмоктування і початок процесу стиску. Стискується холодильний агент по   політропі b—с до тиску, що   перевищує тиск конденсації р на величину Δр,рівнугідравлічному опору в каналах,клапанах і нагнітальному трубопроводі. Точка с відповідаємоменту відкриття нагнітального клапана.Лінія с-dзображує процес нагнітання.

Точка dпоказує момент закінчення процесу нагнітання і початок процесу розширення пари, що залишилася в шкідливому просторі, тобто момент, коли поршень займає крайнє (у цьому випадку ліве) положення.

Відрізок V_hпропорційний робочому об’єму циліндра, а відрізок V₀ — об’єму шкідливого його простору. Відрізок С₁ пропорційний тій частині робочого об’єму циліндра, що втрачається через наявність шкідливого простору, а відрізок С₂ — частині робочого об’єму циліндра, що втрачається через гідравлічний опір на стороні всмоктування.

Величина об'ємних втрат, обумовлених наявністю шкідливого простору, залежить від його об’єму і відношення     тисків     і   враховується   коефіцієнтом λ_с , що являє собою відношення об’єму V₁ до об’єму  V_h, тобто

.

Розмір відрізка С₂ залежить від величини опорів на стороні всмоктування компресора. Опори, у свою чергу, визначаються конструкцією машини, умовами її експлуатації і властивостями холодильного агента. Цей вид об'ємних втрат враховують за допомогою коефіцієнта дроселювання λ_др, що являє собою відношення V₂ до V₁ , тобто

Практично коефіцієнт дроселювання близький до одиниці.

Крім зазначених на індикаторній діаграмі об'ємних втрат в дійсній роботі компресора завжди є об'ємні втрати від теплообміну між стінками циліндра і пором холодильного агента.

Інтенсивність теплообміну більша при всмоктуванні в компресор вологої пари, ніж сухої. Крім того, вона залежить від відношення тисків   і частоти обертання вала машини. Чим менше це відношення і швидкохідніша  машина, тим менше теплообмін у її циліндрі. Теплообмін у циліндрі компресора впливає на процеси стиску і розширення. Об'ємні втрати від наявності теплообміну враховуються коефіцієнтом підігріву λ_п,   що являє собою   відношення кількості холодильного агента, дійсно всмоктуваного в циліндр, до кількості холодильного агента, яку компресор міг би всмоктати за той же час при відсутності в циліндрі теплообміну. Так як при наявності теплообміну в циліндрі компресора маса засмоктуваного холодильного агента зменшується внаслідок збільшення його питомого об’єму, то коефіцієнт підігріву можна виразити і як відношення питомих об’ємів парів холодильного агенту на початку і вкінці процесу всмоктування.

У дійсному компресорі мається ще один вид об'ємних втрат - втрати через нещільності. Під час експлуатації машини    важко    домогтися    абсолютної щільності в клапанах і поршневому   ущільненні, через які внаслідок різниці тисків   у розділюваних ними просторах відбуваються витоки парів холодильного агента з робочої порожнини    циліндра. Ці втрати враховуються коефіцієнтом густини λ_гус , що виражає відношення кількості холодильного агента, дійсно подаваного компресором з випарника в конденсатор, до кількості холодильного агента, яку він міг би подати за той же час при абсолютній відсутності в ньому нещільностей.

Всі об'ємні втрати, наявні в дійсній роботі компресора, враховуються коефіцієнтом подачі λ. Коефіцієнтом подачі компресора називається відношення дійсно подаваної ним маси холодильного агента М до маси М_теор, що він міг би подати за той же ас при відсутності всіх об'ємних втрат.        

,                             

 де М - дійсна  масова продуктивність компресора, кг/с;

М_теор - теоретична масова продуктивність компресора при відсутності в ньому всіх  об'ємних втрат, кг/с;

V_с — об’єм, описуваний поршнями компресора, м³/с;

v₁— питомий об’єм парів холодильного агента на всмоктуванні в компресор, м³/кг;

V - дійсна об'ємна продуктивність компресора, що відповідає умовам всмоктування, м³/с.