ТЕРМОД (10). Лекция 9. Назначение, устройство и принцип действия поршневых, осевых центробежных компрессоров. Одноступенчатое сжатие в поршневом компрессоре. Классификация. Основные параметры. Термодинамический процесс одноступенчатого компрессора
 Скачать 26.89 Kb.
|
|
Лекция №9. Назначение, устройство и принцип действия поршневых, осевых центробежных компрессоров. Одноступенчатое сжатие в поршневом компрессоре. Классификация. Основные параметры. Термодинамический процесс одноступенчатого компрессора. 1.Классификация и назначение компрессоров. Понятие компрессорные машины охватывает все возможные типы машин, предназначенных для сжатия газов и паров. По принципу действия компрессоры можно разделить на три основные группы: объемные, лопаточ-ные и струйные. К объемным компрессорам относятся поршневые, ротационные и винтовые. К лопаточным компрессорам относятся центробежные и осевые. Струйные компрессоры из-за весьма низкого КПД не получили широкого распространения в промышленности. Поршневые компрессоры нашли широкое применение в народном хозяйстве нашей страны. Основными их преимуществами являются длительный срок службы, способность работать в широком диапазоне давлений, возможность регулирования подачи за счет изменения числа оборотов ит. д. К недостаткам этих машин относятся: большие вес и размеры, что требует для них мощных фундаментов, неравномерность подачи газа ит. п. 2.Устройство и принцип действия одноступенчатого поршневого компрессора. Поршневой одноступенчатый компрессор состоит из цилиндра 1, поршня 2, совершающего возвратно-поступательное движение, двух клапанов 3- всасывающего и нагнетательного. Компрессор работает следующим образом. При движении поршня 2слева направо давление газа в цилиндре становится меньше давления во всасывающем патрубке. Всасывающий клапан открывается, и по мере движения поршня в крайнее правое положение полость цилиндра заполняется газом теоретически по линии п1. При обратном движении поршня справа налево всасывающий клапан закрывается и поршень сжимает газ в цилиндре теоретически по кривой 12, пока давление в цилиндре не достигает давления р2, равного давлению газа в нагнетательной линии трубопровода. Открывается нагнетательный клапан, и поршень выталкивает газ в нагнетательную линию трубопровода при постоянном давлении р2 (линия 2-3). В начале нового хода поршня слева направо вновь открывается всасывающий клапан, давление в цилиндре падает с р2 до p1 теоретически мгновенно (линия 3п) и процесс повторяется. Площадь 123п характеризует работу, расходуемую идеальным компрессором на сжатие газа за один оборот его вала. Рис 9 .2.Принципиальная схема одноступенчатого поршневого комрессора.Индикаторная диаграмма.  Процессы, протекающие в реальных компрессорах, достаточно сложны, так как при этом приходится учитывать влияние вредного пространства, обусловленного тем, что поршень не может доходить в левом крайнем положении вплотную до крышки цилиндра и поэтому между поршнем и крышкой цилиндра всегда остается некоторый объем. В реальных компрессорах приходится учитывать потери давления при течении газа через клапаны, трение поршня о стенки цилиндра, утечки газа через неплотности и т. д. Все это вместе взятое сильно изменяет вид индикаторной диаграммы поршневого компрессора. В частности, из-за наличия сжатого газа во вредном пространстве при движении поршня слева направо давление газа в цилиндре изменяется по линии 3-4, а не мгновенно по линии 3-п. 3.Основные параметры. Основными, параметрами, характеризующими работу компрессорных машин, можно считать соотношение давлений сжатия, определяемое как отношение за компрессором к давлению перед компрессором и их подачу. Под подачей принято понимать секундное или часовое количество газа или пара, которое нагнетает компрессор, выраженное в кубических метрах газа или пара при параметрах, которые они имеют на входе в компрессор. При анализе термодинамического процесса сжатия газа в компрессоре основной интерес обычно представляет определение работы, затрачиваемой на сжатие газа, конечной температуры процесса сжатия. Удельную работу процесса сжатия можно найти из уравнения первого начала термодинамики. При этом предполагают, что процесс сжатия в компрессоре происходит при следующих условиях: теплообмен с окружающей средой весьма мал и, следовательно, q1, 2=0; скорости движения газа во всасывающем и нагнетательных патрубках равны с1= с2, изменением высоты центра тяжести потока можно пренебречь h1=h2, необратимые потери отсутствуют. При этих условиях уравнение упрощается и удельная работа, затрачиваемая на сжатие 1кг газа или пара в компрессоре, будет определяться соотношением : W1,2= ί1- ί2 , (9.1.) W1,2—удельная потенциальная (или техническая) работа сжатия. Если обозначить G(кг/c) расход газа через компрессор, то можно определить мощность, которую затрачивают на сжатие газа в компрессоре: N=G (i2–i1). (9.2.) Полученные уравнения справедливы как для поршневых, так и для лопаточных машин.Отсюда мы имеем: (9.3.)  4.Осевые компрессоры Осевые и центробежные компрессоры различаются между собой направлением основного потока в рабочем колесе. В осевом компрессоре направление потока совпадает с осью вращения рабочего колеса. Рабочее колесо , в центробежном компрессоре осевого компрессора поток движется в радиальном направлении. Осевые компрессоры обычно выполняются многоступенчатыми. Каждая ступень состоит из рабочего колеса 1с рабочими лопатками и неподвижного направляющего аппарата 2. Газ по выходе из рабочего колеса первой ступени поступает в направляющий аппарат второй ступени, затем в следующий ряд рабочих лопаток этой ступени ит. д. Рабочие колеса ступеней вместе с валом, на котором они насажены, образуют ротор компрессора 3. Направляющие аппараты с корпусом, в котором они закреплены, составляют статор 4. Осевые и центробежные компрессоры характеризуются уравновешенностью в работе, плавной подачей газа и находят широкое применение на магистральных газопроводах как составные элементы газотурбинных установок. Рис.9.4.Схема многоступенчатого осевого компрессора.  Контрольные вопросы. Ответить письменно на вопросы. 1. Что такое компрессорная машина? 2. Перечислите основные типы компрессорных машин? В чем их различие? 3. Поясните принцип работы одноступенчатого компрессора? 4. Какая величина является главной характеристикой компрессоров? 5. Поясните принцип работы осевых центробежных компрессоров? |