ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КОМПРЕССИОННЫХ МАШИНАХ

Компрессор – это машина, предназначенная для сжатия газов и паров. В зависимости от давления, которое создается компрессорами, они подразделяются следующим образом: вакуум-насосы – машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного и, сжимая его, обычно нагнетают в пространство, имеющее давление атмосферное или выше; газодувки – машины, предназначенные для сжатия газа до давления 0,2 МПа; компрессоры низкого давления, осуществляющие сжатие до давления 0,1-0,2 МПа; компрессоры среднего давления, служащие для сжатия газа до давления 1-10 МПа; компрессоры высокого давления, предназначенные для сжатия газа до давления 10-100 МПа и выше. Компрессоры низкого и среднего давления применяются в двигателях внутреннего сгорания, холодильных установках, газотурбинных и реактивных двигателях, в различных отраслях промышленности и на магистральных станциях перекачки газа. Компрессоры высокого давления применяются в азотно-туковом и других производствах синтеза газов под давлением, в установках для разделения воздуха методом глубокого охлаждения.

По принципу действия компрессоры можно разделить на два класса: поршневые и турбокомпрессорные. К первому классу относятся компрессоры собственно поршневые с возвратно поступательным движением поршня, ротационные и винтовые. Второй класс объединяет центробежные и осевые компрессоры.

В поршневых компрессорах сжатие и нагнетание газа осуществляются путем сокращения объема рабочей полости цилиндра, находящийся в ней газ подвергается сжатию и при повышении давления до соответствующего значения выталкивается в нагнетательный трубопровод. В компрессорах второго класса сжатие осуществляется в два этапа и носит динамический характер. На первом этапе газу сообщается некоторая скорость, а затем кинетическая энергия потока преобразуется в энергию давления.

Поршневые компрессоры имеют различные конструкции и компоновки с широким диапазоном подач.

Объемной подачей компрессора называется объемное количество газа, засасываемого компрессором в единицу времени при начальных параметрах газа. Объемная подача компрессора является его количественной характеристикой.

Отношение начального объема газа V₁ к конечному объему V₂ (после сжатия) называется степенью сжатия

ε = V₁/V₂

В зависимости от объема всасываемого газа различают компрессоры: малой подачи – до 0,003 м³/с; средней подачи – от 0,003-0,03 м³/с; большой подачи – от 0,03 м³/с и выше.

В зависимости от числа ступеней последовательного сжатия газа компрессоры делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

Качественной характеристикой компрессора является степень повышения давления

π=Р₂/Р₁

в зависимости от степени повышения давления различают: вентиляторы (π=1,0-1,1); газодувки (π=1,1-1,4); собственно компрессоры, предназначенные для сжатия газов (π=3-4).

Термодинамические процессы в компрессионных машинах рассматриваются в целях определения работы, которую необходимо затратить для получения определенного количества сжатого газа или воздуха при заданных начальных и конечных давлениях Р₁ и Р₂.