Производительность компрессора и мощность двигателя для него

Производительность компрессора, под которой понимается соответствующей действительности подаваемый им объем воздуха, перечисленный на условия всасывания, можно определить относительно поршневого компрессора по размерам цилиндра I ступени сжатия.

Производительность (м³/мин), отнесенная к условиям всасывания (при давлении и температуре воздуха в всасывающем патрубке), компрессора:

одностороннего действия

(125)

Двустороннего действия

(126)

где α_п— коэффициент подачи компрессора; D-внутренний диаметр цилиндра, г; S — ход поршня, г;

d — диаметр штока поршня, м²,п — частота обращения вала компрессора, об/мин.

Так как разные компрессоры работают в условиях разных давлений и температур всасываемого воздуха, то для сравнения компрессоров по производительности необходимо выходить из одинаковых условий. За такие условия, называемые нормальными, принятые давление р_о = 0,1013 МПа и температура То= 273 КР. Производительность компрессора при этих условиях получила название производительности V_нор отнесенной к нормальным условиям.

Производительность компрессора, отнесенная к нормальным условиям всасывания, находится на основании характеристического уравнения для нормальной и соответствующей действительности условий всасывания (при соответствующей действительности условиях — давление р, температура Гдд)

(127)

Мощность двигателя для компрессора определится на основании:

1) теоретической работы, затрачиваемой при изотермическом или адиабатном сжатии;

2) индикаторной диаграммы, снятой при испытании поршневого компрессора.

При определении мощности двигателя компрессора по первому способу можно использовать теоретическую работу при изотермическом сжатии. Однако в меру увеличения степени повышение давления выходят значительные расхождения между мощностью при изотермическом сжатии и соответствующей действительности мощности. Поэтому для расчета лучшее принять теоретическую работу, затрачиваемую в компрессоре при адиабатном сжатии, так как при этом процессе расхождения между теоретической и соответствующей действительности мощностями менее зависит от степени повышения давления.

Если теоретическую работу при одном ли другому процессе сжатия L_к (Дж) отнести к 1 м³ воздуху, то теоретическая мощность компрессора N (квт) при его производительности V_мин (м³/мин) выразится формулой

(128)

Индикаторная мощность компрессора, то есть соответствующей действительности мощность, которая развивается в цилиндре компрессора,

(129)

где - индикаторный к.п. д. компрессора, который учитывает потери, связанные с отклонением соответствующей действительности процесса компрессора от теоретических.

Мощность компрессора

(130)

где = 0,85...0...…0,95—механический к.п. д. компрессора, который учитывает механические сопротивления от поршня к валу компрессора включительно.

Мощность двигателя компрессора при отсутствии передачи между валами компрессора и двигателя определяется по формуле (130), а при ее наличии в знаменатель выражения (130) подставляется к.п. д. передачи .

Значение индикаторного к.п. д. компрессора при расчетах по изотермическому сжатию _С = 0,75......…0,85и при расчетах по адиабатному сжатию = 0,9.....…0,94

Полный к.п. д. компрессора

(131)

Если при определении N принималась теоретическая работа процесса с изотермическим сжатием, то полный к.п.д. называется изотермической к.п. д. компрессора и представляет собой отношение теоретической мощности при изотермическом сжатии к мощности компрессора, то есть

(132)

Адиабатный к.п. д. компрессора

(133)

Определение мощности двигателя компрессора по второму способу вырабатывается по снятой индикаторной диаграмме (рис. 92, а), площадь которой находится с помощью или планиметра приблизительно распределением этой площади на элементарные площадки.

Высота h_И прямоугольника, равновеликого площади F_Ииндикаторной диаграммы длиной l_И,

(134)

Средний индикаторное давление при масштабе (мм/Па) пружины индикатора

(135)

Индикаторная мощность N_i (квт) для одноступенчатого компрессора одностороннего действия при площади F (м²), походке S (м) поршня и частоте обращения n (про/мин)

Рис. 92. Определение среднего индикаторного давления

(136)

для одноступенчатого компрессора двустороннего действия

(137)

где F₁ и F₂ — площади рабочих поверхностей поршня компрессора.

Индикаторная мощность многоступенчатого компрессора определяется как сумма индикаторных мощностей всех ступеней.

При другом способе определения h_И длину индикаторной диаграммы разделяют на десять равных частей и из точек распределения проводят перпендикуляры (рис. 92, б). Кроме того, проводят перпендикуляры h₀и h₁₀ на расстояниях 1/4bот концов диаграммы, тогда

(138)