Основные характеристики поршневого компрессора

Коэффициент производительности поршневого компрессора

 

Производительность компрессора — одна из наиболее важных характеристик поршневого компрессора.

Коэффициент производительности λ используется для определения производительности всасывания Vн по величине Vт, равной объему, описываемому поршнями первой ступени в единицу времени:

Vн = λVт       (1.1)

Рассмотрим факторы, определяющие величину λ. Масса газа Mн, отбираемого из области всасывания, меньше массы газа, поступившего в цилиндр к концу всасывания Mа за счет протечек через неплотности, возвращающихся в область всасывания:

Мн = λgMa,       (1.2)

где λg
— коэффициент герметичности.

Согласно уравнению Клапейрона

PнVн = MнRTн;   PaVa = MaRTa.       (1.3)

Подставим (1.3) в (1.2) и разделим обе части уравнения на Vт:

Vн/Vт = λg · Va/Vт ·  Tн/Ta · Pa/Pн.       (1.4)

Введем обозначения:

объемного коэффициента

λo = Va/Vт;       (1.5)

коэффициента подогрева

λt = Tн/Ta;       (1.6)

коэффициента давления

λp = Pa/Pн.       (1.7)

При этих обозначениях

λ = λoλgλtλp = λoλe,      (1.8)

где
коэффициент эффективности всасывания

 

λe = λgλtλp.      (1.9)

Из схематизированной индикаторной диаграммы на рис. 1 видим, что объем газа, поступающего в цилиндр, меньше объема цилиндра на величину объема расширившегося «мертвого» остатка:

Va = Vt+Vм-Vp.      (1.10)

Объем
Vp определим для политропы расширения с показателем Mp:

 

PcVмMp = PaVpMp.      (1.11)

В результате

Va = Vt+Vм-Vм(Pc/Pa)1/Mp      (1.12)

Или

λo = 1-a(εц1/Mp-1),        (1.13)

где
a — относительная величина "мертвого" пространства

 

а = Vм/Vs = Vм/Vt;       

εц
— соотношение давлений в конце выталкивания и в конце всасывания (εц
= Pc/Pa).

Показатель   политропы   процесса  расширения   зависит   от  давления всасывания и показателя адиабаты  сжимаемого газа (воздуха).

Формула (1.13) показывает отрицательное влияние «мертвого» пространства на наполнение цилиндра воздушного компрессора. Воздух (или другой газ), остающийся в «мертвом» пространстве, расширяясь, занимает часть объема, описываемого поршнем, и тем больше, чем выше отношение давлений  εц.

Формула (1.8) отражает влияние на производительность всех факторов, среди которых наиболее существенным является расширение остатка газа (воздуха). Однако практическое использование этой формулы затруднено тем, что для определения λ необходимо задаваться тремя частными коэффициентами λг, λт λр. Кроме того, формула (1.13) является не вполне точной из-за упрощения формулы индикаторной диаграммы. Удобнее использовать в формуле (1.8) коэффициент эффективности всасывания λэ, определяемый по следующей эмпирической формуле:

λэ = 1,01-0,022ε.      (1.14)

Более простым путем является использование опытных формул для коэффициента производительности в целом, одна из которых имеет следующий вид:

 

λ = 1-A C0,750,8ε-a(ε1/Mp-1).      (1.15)

Здесь A — коэффициент, равный
0,007 для крупных компрессоров и 0,008 для малых компрессоров;

Мр = 0,75k+0,25 для С = 3 м/с,

Мр = 0,75k+0,20 для С = 1,5 м/с;

С — средняя скорость поршня; остальные обозначения прежние.

Для газомоторных компрессоров используется опытная формула

 

λ =0,97-а(ε1/k-1)-y,      (1.16)

  

где поправка 0,97 вводится для учета подогрева газа, а коэффициентом у = 0,02 — 0,05 учитываются утечки и протечки газа; вместо Mр
в этой формуле используется показатель адиабаты.

Наиболее надежный источник информации о производительности компрессора — это опытные графики, построенные при испытании компрессора. На рис. 1.2 представлен такой график. Каждая из линий относится к определенному объему «мертвого» пространства, величина которого регулируется.

Для управления производительностью компрессора, существует несколько методов регулирования производительности поршневого компрессора.

На этой странице рассмотрена важнейшая характеристика —   производительность поршневого компрессора.

Характеристики поршневого компрессора - ПроизводительностьРис. 1.2. График для определения производительности компрессора с включением дополнительных "мертвых" пространств (карманов).
0 — все карманы закрыты; 1-5 — открыты карманы: один, два и т.д.

 

Характеристики компрессора, - объемный коэффициент производительностиРис. 1. К определению объемного коэффициента.