Гидравлика. Вопросы для Саидзода 9УЗ-1. Вопросы для студента Саидзода 1 Как и почему меняются параметры в ступени компрессора в процессе сжатия газа

• Название: Вопросы для студента Саидзода 1 Как и почему меняются параметры в ступени компрессора в процессе сжатия газа
• Анкор: Гидравлика
• Дата: 05.03.2022
• Размер: 297.58 Kb.
• Имя файла: Вопросы для Саидзода 9УЗ-1.docx
• Тип: Документы; #383832

Вопросы для студента Саидзода

1) Как и почему меняются параметры в ступени компрессора в процессе сжатия газа?

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 V₁ до V₂, давление изме­нится от р₁ до р₂, а температура - от Т₁ до Т₂. В процессе сжатия газа при помощи компрессора, температура газа сильно повышается. Далее идет нагнета­ние газа в трубопровод. Дав­ление и температура газа остают­ся в этот период неизменными (p₂ и T₂). Весь объем газа V₂ переходит в нагнетательный трубопровод. За период 3-4 в цилиндре снижается давление до давления во всасывающем трубопроводе (p₁) 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 T₁, в цилиндр поступает объем газа, равный V₁.



Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма идеального цикла поршневого компрессора

2) Почему для получения больших давлений сжатого газа применяют многоступенчатое сжатие?

В тех случаях, когда технология производства требует высоких давлений, необходимо перейти на многоступенчатое сжатие, заключающееся в том, что сжатый до допустимой температуры газ выходит из первой ступени (цилиндра) компрессора и направляется в холодильник. Затем охлажденный, но сжатый газ направляется во вторую ступень компрессора, где происходит дальнейшее сжатие его опять-таки до допустимой температуры.

После этого газ из второй ступени направляется в холодильник второй ступени. Там он снова при более высоком давлении охлаждается и поступает в третью ступень и так далее до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое технологией производства давление при допустимых температурах.

Одноступенчатое сжатие и нагнетание газа применяется практически при давлениях до 6 кгс/см². При давлениях выше указанного в цилиндрах одноступенчатых компрессоров имеют место следующие существенные недостатки:

• 
  высокие температуры, нарушающие нормальный режим работы;
  
• 
  возрастание удельного расхода энергии на сжатие газа;
  
• 
  возрастание влияния вредного пространства;
  
• 
  чрезмерное возрастание поршневых усилий.
  

Все эти недостатки могут быть устранены при многоступенчатом сжатии. В зависимости от величины конечного давления газа могут применяться компрессоры двух-, трех- и т.д. ступеней.

Все многоступенчатые компрессоры имеют следующие общие особенности:

• 
  объемы цилиндров вышестоящих ступеней меньше нижестоящих примерно во столько раз, во сколько давление вышестоящей ступени больше нижестоящей;
  
• 
  на первой ступени обычно ставят два цилиндра, чтобы не делать слишком громоздким один;
  
• 
  перепад давлений распределяется равномерно по ступеням и не должен быть больше четырех;
  
• 
  давление всасывания и нагнетания должны поддерживаться по ступеням, близким друг к другу;
  
• 
  после каждой ступени устанавливаются холодильники и влагомаслоотделители.
  

Недостатками являются сложность конструкции и уменьшение механического КПД. Число ступеней более 8 экономически не выгодно.

Преимуществами многоступенчатого сжатия являются:

• 
  Экономия работы.
  
• 
  Снижение температуры нагнетания.
  
• 
  Уменьшение поршневых сил. В одноступенчатом компрессоре высокое конечное давление создает большую поршневую силу. В многоступенчатом компрессоре это давление действует на поршень меньшей площади, и поршневая сила, даже в сумме с силами, возникающими на остальных ступенях, значительно меньше, чем в первом случае.
  
• 
  Уменьшение объемного коэффициента. С ростом отношения давлений увеличивается объем, занимаемый расширившимся из мертвого пространства газом, что ухудшает наполнение цилиндра.
  

К недостаткам многоступенчатого сжатия следует отнести:

• 
  Сложность конструкции компрессора.
  
• 
  Увеличение потерь энергии на механическое трение движущихся частей компрессора, то есть уменьшение механического КПД.
  

Поэтому компрессоры с числом ступеней более пяти экономически не выгодны.
3) Почему мощность, потребляемая компрессором от двигателя больше мощности сообщаемой сжимаемому газу?

Мощность двигателя больше мощности на валу компрессора вследствие потерь мощности в передаче и в самом двигателе. Эти потери оцениваются КПД передачи и КПД двигателя:



Установочная мощность двигателя обычно принимается с запасом 10-15%, т. е.



где = 1,1÷1,3 – коэффициент запаса мощности.
4) Почему размеры цилиндра 1-й ступени больше, чем у 2-й ступени?

Диаметры цилиндра для первой и второй ступеней определяются по формулам:





где и рабочие объемы поршня первой и второй ступени соответственно.

Рабочий объём поршня второй ступени значительно меньше рабочего объёма поршня второй ступени, так как предварительно сжатый воздух, поступающий на вход второй ступени, имеет значительно меньший объём. А раз рабочий объем поршня второй ступени меньше, то, следовательно, и диаметр цилиндра второй ступени также меньше.