Характеристики теоретического поршневого компрессора

Поршневые компрессоры

Теоретический поршневой компрессор

P

Pн 2

Pвс

4 1

Vт

4

Vцил(Sп)

ВМТ НМТ

3 2 1 2

Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма теоретического поршневого компрессора.

Теоретическим называется компрессор, у которого отсутствуют все энергетические и объемные потери.

Основными элементами теоретического поршневого компрессора являются: цилиндр (1),поршень (2),всасывающий клапан (3), нагнетательный клапан (4).

Возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре, в сочетании с работой всасывающего и нагнетательного клапана обеспечивают последовательное протекание процессов всасывания, сжатия и нагнетания.

За один оборот коленчатого вала совершается один рабочий цикл компрессора.

Работу теоретического компрессора можно изучить по индикаторной диаграмме в V,P координатах.

V_ц – внутренний объём цилиндра.

P – давление в цилиндре.

В первоначальный момент времени поршень находится в Верхней мертвой точке (ВМТ), всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты. При вращении коленчатого вала поршень начинает двигаться от ВМТ к НМТ. Всасывающий клапан открывается, объём цилиндра увеличивается и пар поступает в цилиндр через проходные сечения всасывающего клапана, т.е. начинается процесс всасывания. Процесс всасывания (4-1) протекает при постоянном давлении, по мере движения поршня от ВМТ к НМТ. Он заканчивается, когда поршень достигнет НМТ. При этом всасывающий клапан закрывается. Цилиндр максимально заполняется паром холодильного агента. При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает двигаться в обратном направлении: от НМТ к ВМТ. Объём цилиндра начинает уменьшаться, т.к. всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты. В цилиндре повышается давление, т.е. происходит процесс сжатия (1-2). При достижении давления в цилиндре, равного давлению нагнетания (т.2), открывается нагнетательный клапан и пар начинает выходить через нагнетательный клапан из цилиндра. Процесс нагнетания (2-3) протекает при постоянном давлении P_н по мере движения поршня от т.2 до ВМТ. Процесс нагнетания заканчивается тогда, когда поршень достигнет ВМТ. При этом внутренний объём цилиндра будет равен нулю. Нагнетательный клапан закрывается. При дальнейшем вращении коленчатого вала открывается всасывающий клапан и начинается новый рабочий цикл.

Характеристики теоретического поршневого компрессора

Основными характеристиками холодильного поршневого компрессора являются: производительность, потребляемая мощность и холодильный коэффициент.

Объёмная производительность:

где,

– ход поршня;

– число цилиндров;

частота вращения коленчатого вала, ;

Производительность – это количество (объём) пара, прошедшее через компрессор в единицу времени.

Теоретическая массовая производительность:

,

где,

-удельный объём всасываемого пара;

Холодопроизводительность компрессора:

, (Вт),

где,

удельная холодопроизводительность цикла;

Холодопроизводительность компрессора – это величина условная. Это холодопроизводительность холодильной машины, в составе которой работает данный компрессор.

Теоретическая мощность компрессора:

, Вт

где,

удельная работа компрессора;

где,

показатель адиабаты сжатия;

Удельную работу компрессора можно найти из диаграммы:

Теоретический холодильный коэффициент: