Термодинамический анализ работы компрессора

Назначение и типы компрессоров

Компрессорами называются машины, предназначенные для сжатия воздуха, других газов и паров.

По принципу действия: объемные и лопаточные.

В объемных компрессорах рабочее тело сжимается механическим путем за счет сближения ограничивающих стенок; в лопаточных компрессорах рабочему телу сообщается за счет вращения ротора значительная скорость, а затем кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную (таким образом давление рабочего тела становится выше).

объемные компрессоры: поршневые и ротационные,

лопаточные компрессоры: центробежные и осевые.

Термодинамический анализ работы компрессора

В идеальном компрессоре происходит процесс политропного сжатия рабочего тела, изображаемый в -диаграмме линией 1-2, причем техническая работа l_т, затрачиваемая на сжатие, является величиной отрицательной и изображается площадью 1-2-5-6-1.

Идеализируя условия протекания рабочего процесса, можно представить себе два крайних случая.

В первом случае стенки компрессора идеально теплонепроницаемы. Тогда процесс сжатия будет адиабатным и техническая работа в -диаграмме изобразится площадью

1-3-5-6-1, а если считать , .

При сжатии воздуха рабочее тело можно считать идеальным газом. Тогда

В другом случае стенки компрессора идеально теплопроводны, и температура потока остается постоянной. Тогда процесс сжатия будет изотермическим, а техническая работа в -диаграмме изобразится площадью 1-4-5-6-1, и может быть найдена из выражения технической работы потока:

Для изотермического процесса идеального газа i₁ = i₂, следовательно,

Рассмотрение -диаграммы показывает, что затрата технической работы при адиабатном сжатии будет наибольшей, а при изотермическом сжатии получается наименьшей. Этим определяется техническая целесообразность устройства охлаждения стенок компрессора.

Однако практически осуществить отвод тепла, чтобы процесс был изотермическим, невозможно. Поэтому более реальным является процесс политропного сжатия, при котором кривая процесса сжатия располагается между адиабатой и изотермой, т. е. показатель политропы .

Техническая работа, затрачиваемая на привод компрессора