Индикаторная диаграмма одноступенчатого поршневого компрессора

Индикаторная диаграмма рV может сниматься с работающего поршневого теплового двигателя (компрессора) с помощью прибора, называемого индикатором (рисунок 3).

В pv диаграмме изображаются термодинамические процессы, в которых все параметры могут меняться, а масса рабочего тела в течение всего процесса остается постоянной.

Vо – объем вредного (мертвого) пространства; Vh – объем, описываемый поршнем; Vвс – объем всасывания Рисунок 3 – Индикаторная диаграмма одноступенчатого поршневого компрессора

В реально существующих поршневых компрессорных машинах поршень не может подходить к крышке цилиндра вплотную, поэтому в конце процесса нагнетания во вредном пространстве остается сжатое рабочее тело. Вследствие этого при движении поршня вправо (вниз) впуск свежей порции газа в цилиндр может начаться только после того, как оставшийся во вредном пространстве газ расширится до давления всасывания. при этом часть хода поршня при всасывании не используется и подача сжатого рабочего тела компрессором уменьшается. Понятно, что чем меньше вредное пространство, тем меньше сжатого рабочего тела остается в цилиндре, тем быстрее при движении поршня вправо (вниз) давление понижается до давления всасывания и тем раньше начинается впуск газа.

Отношение объема вредного пространства Vо к объему, описываемому поршнем Vh, то есть величину а (а ≈ 0,04…0,1Vц), называют относительной величиной вредного пространства

(20)

вредным пространством называют объем, который образуется между крышкой цилиндра и поршнем в его крайнем левом положении при нагнетании газа. В этом объеме в конце нагнетания остается некоторое количество газа (Vвр) под давлением р2. Этот газ при обратном ходе поршня расширяется и втекание свежей порции газа будет возможно, когда давление в цилиндре уменьшится до давления всасывания (рвс < р1). Линия 3-4 изображает процесс расширения газа, оставшегося во вредном пространстве.

рабочие процессы, проходящие в цилиндре компрессора:

·  линия 1-2 – политропное сжатие воздуха при движении поршня вправо (вверх);

·  линия 2-3 – процесс выталкивания воздуха в воздухосборник при постоянном давлении;

·  линия 3-4 – процесс расширения воздуха, оставшегося в мертвом объеме;

·  линия 4-1 – процесс всасывания воздуха в цилиндр компрессора;

Действительная индикаторная диаграмма значительно отличается от теоретической диаграммы за счет наличия:

·  вредного пространства;

·  потерь давления во впускном и нагнетательном клапанах;

·  теплообмена между рабочим телом и стенками цилиндра.

Пример решения

Исходные данные:

р1 = 0,2 мПа; р2 = 1,7 мПа; Т1 = 280 К;

М = 2,0 кг; n = 1,35; R = 287 Дж/(кг·град).

  1  Расчет

1.1.  Параметры в начале сжатия: р1 = 0,2 мПа; Т1 = 280 К.

удельный объем в начале сжатия находим по уравнению состояния идеального газа: р1v1 = RT1, (1)

где р1 – давление в начале сжатия, Па; v1 – дельный объем в начале сжатия, м3/кг; R – газовая постоянная воздуха, Дж/(кг·К), R = 287; Т1 – температура в начале сжатия, К.

уравнение (1) выразим относительно удельного объема v1,

Находим полный объем V1: (2)