Многоступенчатое сжатие

Одноступенчатый компрессор может сжимать давления 5-7 атм.

Сущность применения многоступенчатого сжатия состоит в том, что
в каждой ступени газ сжимают до небольшой величины, затем
охлаждают и подают на следующую ступень.

Преимущества многоступенчатых компрессоров следующие:

1 Выигрыш в затрате энергии на сжатие.

2 Ограничение температуры конца сжатия.

3 Более высокий коэффициент подачи.

4Рассмотрим индикаторную диаграмму двухступенчатого сжатия с полным промежуточным охлаждением, предполагая, что процесс сжатия происходит по адиабате (рисунок 9.4).

р - давление после первой ступени (перед второй ступенью)

Суммарная работа в двух ступенях будет

Так как промежуточное охлаждение полное, т.е. , то

тогда

Чтобы определить, при каком значении р адиабатическая работа будет наименьшей, возьмем первую производную S_aд no p и приравняем к нулю:

;

;

;

;

;

.

Это есть условия наивыгоднейшего давления p.

Таким образом, степени сжатия в двухступенчатом компрессоре должны быть одинаковым

;

.

Для z ступеней:

.

Увеличение числа ступеней ведет к приближению процессов сжатия к изотермическому сжатию (при котором работа на сжатие газа минимальная). Однако большое число ступеней приводит к усложнению конструкции компрессора, увеличению потерь в клапанах и системах охлаждения (холодильниках) между ступенями. Вопрос выбора оптимального числа ступеней сжатия в компрессоре решается не только по затраченной энергии, но и с учетом затрат на изготовление компрессора, регулярности его работы и амортизационному сроку службы.

В практике компрессоростроения встречаются, различны соотношения между числом ступеней и конечным давлением. Эти соотношения представлен в таблице 9.1.

Таблица 9.1