6. Стискування газу в компресорі

6.1 Призначення, класифікація і сфера застосування компресорів

Машини, які призначені для підвищення тиску газів і передачі стиснутого газу споживачам називаються компресорами.

Класифікація за принципом дії компресори діляться на:

1. Статичної дії (статичного стискування) – поршневі, ротаційні, мембранні. Витрата до 500 м³/хв. (в об’ємних компресорах підвищення тиску досягається шляхом безпосереднього зменшення об’єму газу за рахунок зближення обмежуючих стінок, а в ротаційному компресорі роль поршня виконує ротор в якому в пазах ковзають пластини

2. Динамічної дії – лопатеві, відцентрової (вентилятори) витрата до 4000 м³/хв. Осьові витрати до 1500 м³/хв. (в корпусі обертається диск з робочими лопатками в вигляді каналів, газ поступає в між лопаткові канали, відкидається відцентровими силами до периферії і попадає в дифузори, лопатки яких закріплені в корпусі. В дифузорах проходить перетворення кінетичної енергії газу в потенціальну енергію тиску).

3. Ежектори за допомогою газу, та інжектори за допомогою рідини. Використовується стиснута речовина для стискування газу.

В компресорах проходить один і той самий процес – стиснення газу від до .

6.2 Термодинамічний аналіз роботи одноступеневого компресора.

Індикаторна діаграма – залежність між об’ємом що займає РТ в циліндрі компресора та його абсолютним тиском. Отримується дослідним шляхом за допомогою індикатора. Вона відрізняється від діаграми стану тим що всі процеси в діаграмі стану відбуваються при незмінній кількості об’єму РТ.

Р озглянемо залежність для ідеального компресора в якому відсутні механічні та гідравлічні втрати і поршень описує геометричний об’єм циліндра. 4-1 лінія всмоктування; 1-2 лінія процесу стискування, 2-3 процес виштовхування газу в який-небудь резервуар. З початку нового ходу вхідний клапан відкривається і тиск в циліндрі зменшується від до теоретично моментально по вертикалі 3-4. Слід відмітити що параметри в процесах 4-1 і 2-3 а зокрема питомий об’єм, не міняються, а міняється тільки кількість газу та його повний об’єм. В реальному компресорі між поршнем в ВМТ і кришкою циліндру завжди повинен бути зазор, якому відповідає якийсь об’єм і називається шкідливим простором. Внаслідок того що в процесі 2-3 не весь газ виштовхується з циліндра, його частина стиснута в шкідливому просторі, розширюється по лінії 3-4. Тому корисний об’єм циліндру зменшується до дійсного об’єму всмоктування . В зв’язку з цим вводять об’ємний ККД компресора, який враховує вплив шкідливого об’єму на продуктивність ≈ 0,75...0,9.

Можливі три варіанти стискування, які розглянемо – адіабатне, ізотермічне і політропне.

1). Запишемо рівняння першого закону термодинаміки для течії для адіабатного стискування . і приймемо наступні умови , та . Тоді для компресора рівняння буде виглядати . Оскільки . Тоді , де - міра підвищення тиску в компресорі. Або , . Технічна робота компресора завжди має знак мінус оскільки вона виконується над РТ.

2). Процес ізотермічного стискування .(компресор обладнано сорочкою охолодження). . Для цього процесу технічна робота визначається так. Оскільки тоді або .

3). Для процесу політропного стискування . Формули приймаються ті ж що і для адіабатного , .