Характеристика поршневого компрессора

При испытании компрессора снимается, индикаторная диаграмма. На рис. 11.3(а) показана теоретическая р—V-диаграмма одноступенчатого компрессора простого действия.

Зависимость между давлением рабочего тела в цилиндре поршневого компрессора и занимаемым им в данный момент объёмом может быть получена экспериментально с помощью прибора, называемого индикатором, а потому называется индикаторной диаграммой

На диаграмме показаны: аb—линия всасывания, bс — линия сжатия, сd — линия нагнетания. В теоретическом процессе поршень компрессора в крайних (мертвых) положениях (точки b и d) вплотную подходит к крышке цилиндра и всасывание начинается сразу же по окончании нагнетания. Вид кривой bс на диаграмме зависит от процесса сжатия газа.

Рабочий процесс в реальном компрессоре (рис. 11.3,б) значительно отличается от теоретического. Между поршнем в мертвом положении и крышкой цилиндра всегда остается некоторый свободный объем, так называемое вредное пространство. Наличие вредного пространства приводит к тому, что после нагнетания в цилиндре остается некоторое количество сжатого газа, при обратном ходе поршня оставшийся газ начнет расширятся и всасывание начнется лишь после того, как давление оставшегося газа снизится до давления всасывания.

а.) б.)

Рис. 11.3. Индикаторные диаграммы: а —теоретическая; б — рабочего процесса в компрессоре.

Величина вредного пространства выражается долей хода поршня и представлена на диаграмме отрезком V_вр.

Практически сжатие газа протекает по политропе bс, характеризующей реальный процесс с частичным отводом тепла. На рис. 11.3,б пунктиром показаны теоретические процессы сжатия по изотерме (линия bс') и по адиабате (линия bс").

Как известно, площадь диаграммы выражает работу, совершаемую в процессе сжатия газа. Легко видеть, что эта работа будет наименьшей при изотермическом сжатии и наибольшей — при адиабатическом. При охлаждении газа в компрессоре через рубашку процесс сжатия приближается к изотермическому, причем соответственно снижается расход энергии на сжатие газа.

Производительность поршневого компрессора. Теоретическая производительность поршневого компрессора равна объему, описанному поршнем в единицу времени, и определяется также как и производительность поршневых насосов.

Таким образом, если пренебречь площадью сечения штока, фактическая производительность компрессора составит:

(11.1)

Z – число всасывающих сторон поршня (для компрессоров простого действия z=1)

F – площадь сечения поршня, м²

λ – коэффициент подачи

(11.2)

где

- объемный КПД определяет влияние вредного пространства компрессора.

с – величина вредного пространства, выражаемая отношением объема вредного пространства к объему описанному поршнем (с= 0,03-0,08)

- степень сжатия газа

m - показатель политропы (=1,2-1,4)

Для многоцилиндровых компрессоров величину Q, полученную по формуле (11.1), следует умножить на число цилиндров. Для многоступенчатых компрессоров F — площадь сечения поршня первой ступени (низкого давления).