Вопрос 3.2. Индикаторная диаграмма идеального рабочего процесса компрессора

При рассмотрении идеального цикла поршневого компрессора принимают следующие допущения:

1. Отсутствуют сопротивления движению потока газа (в том чис­ле и в клапанах).

2. Давление и температура газа во всасывающей и нагнетатель­ной линиях постоянны

3. Давление и температура газа в период всасывания, так же как и в период выталкивания газа из цилиндра, не меняются.

4. Мертвое (вредное) пространство в цилиндре компрессора от­сутствует.

5. Нет потерь мощности на трение и нет утечек газа.

Индикаторная диаграмма идеального цикла представлена на рис. Процесс сжатия газа поршнем характеризуют кривые 1-2. При изотермическом про­цессе это будет кривая 1- 2", при адиабатическом 1- 2",а при по­литропическом 1-2 или 1-2". Рассматривая политропический процесс 1-2, видим, что за этот период цикла, объем газа умень­шится с VI до V2, давление изме­нится от р1до р2, а температура ­от Т1 до Т2. Далее идет нагнета­ние газа в трубопровод 2- З. Давление и температура газа остаются в этот период неизменными ( р2 и Т2)

Индикаторная диаграмма идеального цикла компрессора простого действия (рис)

 

Весь объем газа V2 пе

реходит в нагнетательный трубопровод. За период 3 -4 в цилиндре снижается давление до давления во всасывающем трубопроводе

1 ) закрывается нагнетательный клапан и с началом движения поршня вправо открывается всасывающий клапан. Период всасывания харак­теризуется линией 4 -1. Здесь давление и температура газа равны р1 и Т1. В цилиндр поступает объем газа, равный VI.

Работа сжатия газа от давления всасывания р1 до давления нагне­тания р2в цилиндре компрессора за время одного цикла характеризу­ется площадью индикаторной диаграммы, ограниченной линиями, ко­торые соединяют точки 1-2-3-4. В случае идеального процесса, ког­да исключены все непроизводительные потери энергии, затрачиваемая энергия равна полезной. Таким образом, индикаторная диаграмма в этом случае дает величину затрачиваемой и полезной работы.

При изотермическом процессе газ сжимается без нагрева и выхо­дит с меньшей температурой, чем при адиабатическом или политро­пическом процессах.

Поскольку компрессор предназначен только для сжатия и пере­мещения газа, то повышение его температуры не является полезной для нас частью работы. Поэтому изотермический процесс (без нагре­ва газа) более выгоден. При этом процессе на сжатие газа от давления Р1 до давления Р2 затрачивается меньше энергии (см. рис. пло­щадь 1- 2111-3-4 наименьшая).

Однако изотермический процесс трудно осуществить на практи­ке, и компрессоры работают при политропическом или адиабатиче­ском процессе.

Вопрос 3.3. Работа на сжатие единицы массы газа в компрессоре

 

 

Работа идеального цикла компрессора (Lполн)равна сумме работы сжатия газа (LI)и работы вытеснения газа в нагнетательный трубо­провод (L2)за вычетом работы, обусловленной энергией газа, имев­шейся у него уже во всасывающем трубопроводе (L3):

 

 

Работа сжатия газа от давления р1до давления р2характеризуется площадью индикаторной диаграммы, ограниченной линиями 1-2-6-7 (см. рис.). При политропическом процессе (см. термодинамику):

L1полн=[1/(1- т)]( V 2 р2 - V 1 р1)

 

При адиабатическом процессе:

L1ад = (1/1-k)(V 2 р2 - V 1 р1)

При изотермическом процессе:

L1из =2,3 V 1 р1 lg р2/ р1

Работа нагнетания (площадь 2-3-5-6):

L2= V 2 р2

Работа, совершаемая газом благодаря имеющейся у него энергии (площадь 1-4-5-7):

L3= V 1 р1

Тогда полная работа при политропическом процессе сжатия по­лучится, если подставить формулы:

Lполн = 1/( 1- т) ( V 2 р2 - V 1 р1)+ V 2 р2 - V 1 р1 =

= ( т/ т- 1)( V 2 р2 - V 1 р1)

Учитывая, что при политропическом процессе V т 1 р1= V т 1 р1. последнее выражение примет вид:

Lполн= ( т/ т- 1) V 1 р1[(р2/ р1) т- 1/ т -1]

Аналогично получаем работу и при адиабатическом процессе:

 

Lполн= (k / k - 1) V 1 р1[(р2/ р1)k - 1/ k-1]

 

 

А полная работа при изотермическом процессе сжатия:

Lполниз = 2,3 V 1 р1 lg р2/ р1+ V 2 р2- V 1 р1

или, так как в изотермическом процессе , имеем окончательно:

Lполниз= 2,3 V 1 р1 lg р2/ р1

 

В этих формулах: РI - начальное давление в Н/м2, Р2 - конечное давление в конце процесса сжатия, V - удельный объем газа в мз /кг, L - удельная работа в Н . м/кг.

 

 






Дата добавления: 2017-06-13; просмотров: 1289; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.019 сек.