Устройство и работа поршневого компрессора

Рабочий цикл включает три стадии: всасывание, сжатие, нагнетание.

1-корпус; 2-поршень; 3-шток; 4 - всасывающие клапаны; 5-нагнетательные клапаны; 6-напрвляющие; 7-ползун; 8-шатун; 9-кривошип; 10-маховое колесо; 11-охлаждающая рубашка; 12-уплотнение; I-газ; II-охлаждающая вода

Рисунок 74 - Схема поршневых компрессоров простого (а) и двойного (б)

При движении поршня из крайнего левого (“мертвого”) положения вправо под поршнем возникает разрежение. Под действием разности давлений у источника газа и в цилиндре открывается всасывающий клапан, и газ заполняет цилиндр. Нагнетательный клапан при этом закрыт. При обратном движении (из правого крайнего “мертвого” положения) уменьшается рабочий объем, под поршнем повышается давление и всасывающий клапан закрывается. При дальнейшем движении поршня и сжатии газа давление последнего увеличивается и когда оно достигнет нужного значения, нагнетательный клапан открывается и газ нагнетается потребителю.

2.4 Теоретическая и реальная индикаторная диаграмма (рис.75, 76)

Теоретическая индикаторная диаграмма предполагает, что поршень подходит к крышке вплотную, начальный объем газа равен нулю

Рабочий цикл складывается из следующих стадий:

a-b - всасывание газа при ; объем газа увеличивается от нулю до ;

b-c - сжатие газа от до ; объем уменьшается от до ;

c-d - выталкивание газа при ; объем уменьшается от до нуля;

d-a – перемена направления движения поршня; при этом объем уменьшается до нуля, давление мгновенно падает до значения .

В идеале - давление у источника газа, - давление у потребителя газа.

Рисунок 75 - Теоретическая индикаторная диаграмма

В реальных условиях поршень не подходит вплотную к крышке цилиндра и всегда остается некоторый зазор, заполненный газом. Этот зазор образует свободный объем или так называемое вредное (“мертвое”) пространство. На начальной стадии всасывания газ, заполняющий вредное пространство, расширяется, и всасывающий клапан не открывается, т.е. производительность снижается.

В поршневых насосах поршень тоже не подходит вплотную к крышке. Но жидкость практически не сжимаема, поэтому нет расширения в отличие от газа. Производительность компрессора ( ) простого действия можно определить по уравнению

, (2.11)

где - площадь поперечного сечения и ход поршня;

- число оборотов маховика в секунду;

- коэффициент подачи, отражающий запаздывание клапанов ( находится в пределах 0,85 для малых ПК до 0,95…0,98 для крупных);

- объемный коэффициент полезного действия; <1.

Рисунок 76 - Реальная индикаторная диаграмма

Величина зависит от свойств газа и конструкции компрессора. С увеличением степени сжатия объемный коэффициент уменьшается и может принять значение, равное нулю. При этом компрессор перестает подавать газ потребителю ( =0), работая “на себя”. Степень сжатия, при которой =0, называется пределом сжатия.