24. Многоступенчатые поршневые компрессоры.

В тех случаях, когда необходима высокая степень сжатия, при­бегают к многоступенчатому сжатию, сущность которого состоит в том, что процесс сжатия воздуха или газа разбивается на несколько этапов или ступеней. В каждой из этих ступеней воздух или газ

сжимается до некоторого промежуточного давления и перед тем, как поступать в следующую ступень, охла­ждается в межступенчатом холодильнике. В последней ступени воздух или газ до­жимается до заданного да­вления. В современных ком­прессорах высокого давления число ступеней сжатия до­стигает семи.

Преимущества многосту­пенчатого сжатия перед одно­ступенчатым следующие:

а) более высокий коэф­фициент подачи; б) выигрыш в затраченной работе; в) ограничение температуры конца сжатия. При большой температуре газа возникает опасность разложения смазки, образования нагара, резкого ухудшения условий отвода тепла, а в связи с этим ухудшается работа поршневых уплотняющих колец. Накопление в трубах нагара, который не уносится по­током газа, может привести к его воспламенению, а при некоторых условиях и к взрыву.

Рассмотрим теоретическую индикаторную диаграмму процесса двухступенчатого сжатия с полным промежуточным охлаждением.

При одноступенчатом адиабатном сжатии затраченная работа характеризовалась бы площадью acdea, большей чем площадь изо­термического сжатия abdea.

При двухступенчатом сжатии работа адиабатного сжатия в пер­вой ступени будет характеризоваться площадью kidek. После сжа­тия до промежуточного давления по адиабате di газ поступает в про­межуточный холодильник, где охлаждается при постоянном давле­нии до первоначальной температуры. Вследствие охлаждения газа объем его сокращается на величину if, равную v_x—v, благодаря чему точка начала сжатия возвращается на исходную изотерму db. Адиабатное сжатие во II ступени будет изображаться адиабатной fl, и работа сжатия II ступени будет изображаться площадью alfka. Таким образом, при двухступенчатом сжатии мы выигрываем работу, равную площади Icifl, заштрихованной на диаграмме.

22. Хар-ка поршневого компрессора (подача коэф-т подачи).

Производительностью компрессора называется количество кубических метров подаваемого им газа за единицу времени (например, в минуту), пересчитанное на состояние газа при входе в компрессор.

Производительность компрессора является геометрической характеристикой компрессора, не зависящей от состояния всасывае­мого газа (давления, температуры, влажности), и определяется по формуле , где λ — коэффициент подачи; п — число оборотов коленчатого вала компрессора в об/мин; V_h — рабочий объем цилиндра, зависящий от диаметра D и хода поршня S, в м³.

Для цилиндров одностороннего действия

Производительность компрессора всегда меньше, чем рабочий объем цилиндра. Это уменьшение учитывается коэффициентом подачи, который для удобства анализа можно разбить на четыре составляющих

Коэффициент давления λ_р учитывает сопротивление всасывающих клапанов проходу газа, благодаря чему газ, попадающий в цилиндр, имеет давление меньше, чем давление газа перед всасывающими клапанами, т. е. занимает больший удельный объем. Обычно λр колеблется в пределах 0,95—0,98 в зависимости от конструктивных особенностей клапанов.

Объемный коэффициент λ_у учитывает влияние величины вредного пространства на производительность компрессора: , где е_м — относительная величина вредного пространства; τ — отношение давления нагнетания к давлению всасывания в цилиндре компрессора; т — показатель политропы расширения.

Коэффициент герметичности λ_г учитывает утечки во всасываю­щих клапанах, поршневых кольцах и сальниках компрессора. Обычно λг выбирают в пределах 0,95—О,98 в зависимости от быстроходности, степени сжатия и конструктивных особенностей компрессора.

Коэффициент подогрева λ_т учитывает повышение температуры газа, попавшего в цилиндр компрессора благодаря соприкосновению его с горячими стенками цилиндра и поршня. Он будет тем меньше, чем больше отношение давления нагнетания к давлению всасывания, т. е. чем выше температура конца сжатия.

λ_т можно определить по следующей формуле:

Тщательное охлаждение цилиндров повышает коэффициент подогрева и, следовательно, увеличивает производидельность компрессора.

Потребители сжатого газа обычно интересуются не производительностью компрессора, а его подачей, т. е. количеством газа, которое потребитель получает после сжатия газа до необходимого давления и при определенной температуре. Подача компрессора является величиной непостоянной и зависит от внешних, совершенно не связанных с работой компрессора условий: барометрического давления, температуры окружающего воздуха и его влажности. Поэтому величина подачи не может служить мерой производительности и не гарантируется заводами-изготовителями.

Величину подачи относят к нормальным параметрам р₀ и t₀, например к 760 мм рт. ст. и 0° С или к 735 мм рт. ст. (1 ата) и 15° С.

У одноступенчатого компрессора подача и производительность связаны между собой следующим образом: , где V_noд — подача компрессора в м³/мин;

Р_нач — действительное давление перед всасывающим патрубком компрессора в кГ/см²; р₀ — нормальное давление в кГ/см²; Т₀ — абсолютная температура в °К; Т_нач — абсолютная температура перед всасывающим патруб­ком компрессора в °К; Q — производительность компрессора в м³/мин.