Термодинамічні процеси в компресорах

Компресор - це пристрій, призначений для стискування газів. У залежності від робочого органа, що здійснює стиск, вони підрозділяються на два основних типи: поршневі і відцентрові. У поршневих газ стискується поршнем у циліндрі, а у відцентрових - колесом з робочими лопатками, розташованими по ободу колеса.

Процеси в ідеальному компресорі	Процеси в реальному компресорі	Процеси стиску

Процеси в ідеальному і реальному компресорі: 4-1 – всмоктування газу в циліндр 1, робота всмоктування – площа 4-1-V₁-0; 1-2 – стиск газу, робота стискування – площа V₁-1-2-V₂; 2-3 – виштовхування газу із циліндра, робота виштовхування – площа V₂-2-3-0-V₂; 3-4 – миттєве падіння тиску, L=0. Газ виштовхується поршнем 2.

Принципова схема поршневого компресора

Діаграма реального компресора називається індикаторною. У реальному компресорі між поршнем і кришкою циліндра є шкідливий простір з об’ємом V₀, де газ розширюється по лінії 3-4. Вигини в процесах 2-3 і 4-1 пояснюється запізнюванням спрацьовування нагнітального 3 і всмоктувального 4 клапанів. Поршень здійснює зворотно-поступальний рух кривошипно-шатунним механізмом 5. Робочий об’єм циліндра V₁; V_h – дійсний об’єм всмоктування.

Процеси стискування можуть проходити по адіабаті 1-2а, політропі – 1-2n, ізотермі – 1-2і. Найменша робота, яка затрачується на стискування відповідає ізотермічному процесу, що видно з порівняння площ: пл. Р₁-2_і-Р₂-Р₁<пл. Р₁-1-2_п-Р₂-Р₁< пл. Р₁-1-2_а-Р₂-Р₁, або . У реальному компресорі стискування іде по політропі з показником n=1,25÷1,3. Технічна робота компресора питома та повна:

;

В одноступінчастому (одноциліндровому) компресорі неможливо отримати високий тиск газу, оскільки при стискуванні підвищується температура газу, яка може досягнути до температури спалаху масла. Тому застосовується багатоступінчастий стиск, при цьому між ступенями 1, розташовуються теплообмінники для охолодження газу 2. Процес стискування наближається до ізотермічного.

Багатоступінчастий стиск