3. Поршневые компрессоры

157

Произведение изотермического и механического к. п. д. называется полным изотермическим к. п. ■ д. компрессора т]_п

^п. из — 'ЪзПмех

Мощность двигателя М_дв больше мощности на валу ком­прессора вследствие потерь мощности в передаче и в самом двигателе. Эти потери оцениваются к. п. д. передачи Т1_пер и к. п. д. дви­гателя т]_дв:

Л^дв = ------- (IV. 18)

ЧперЧда

Установочная мощность двигателя. Л^_Уст обычно принимается с запасом 10—15%, т. е.

^уст= (1.1 — 1.15) лг_дв (IV,19)

Значение адиабатического к. п. д. т]_ад близко к единице и изменяется в пределах 0,93—0,97. Изотермический к. п. д. г]_из в зависимости от степени сжатия имеет значение 0,64—0,78. Значение механического к. п. д. г]_Мех колеблется в пределах 0,85:—0,95.

3. Поршневые компрессоры

Типы компрессоров. Поршневые компрессоры делятся по числу вса­сываний и нагнетаний за один двойной ход поршня на компрессоры про­стого (одинарного) и двойного действия. За один двойной ход поршня компрессор простого действия производит одно всасывание и одно нагнетание, компрессор двойного действия — два всасывания и два нагнетания.

Ступенью сжатия называется часть компрессорной машины, где газ сжимается до конечного или промежуточного (перед поступлением на следующую ступень) давления.

По числу ступеней поршневые компрессоры подразделяются на одноступенчатые и многоступенчатые, которые, в свою очередь, могут быть горизонтальными и вертикальными.

Одноступенчатое сжатие. В одноступенчатом компрессоре газ сжи­мается до конечного давления в одном или нескольких цилиндрах, ра­ботающих параллельно. В последнем случае одноступенчатые компрес­соры называются многоцилиндровыми.

Одноступенчатый горизонтальный компрес­сор простого действия (рис. 1У-3, а) имеет цилиндр /, в котором передвигается поршень 2, снабженный уплотнительными порш­невыми кольцами (на рисунке не показаны). Цилиндр закрыт с одной стороны крышкой, в которой расположены всасывающий клапан 3 и нагнетательный клапан 4. Поршень соединен непосредственно с шатуном 5 и кривошипом 6, на валу которого установлен маховик 7. При таком соединении поршня с шатуном отпадает необходимость в установке пол­зуна (крейцкопфа). Компрессоры с непосредственным соединением ша­туна с поршнем называют бескрейцкопфными.

При ходе поршня слева направо в пространстве -между крышкой цилиндра и поршнем создается разрежение. Под действием разности давлений во всасывающей линии и цилиндре открывается клапан 3 и газ поступает в цилиндр. При ходе поршня справа налево всасывающий клапан закрывается, а находящийся в цилиндре газ сжимается поршнем до некоторого давления, при котором открывается клапан 4 и газ вытал­кивается в нагнетательный трубопровод. Затем цикл повторяется снова.

В одноступенчатом компрессоре двойного действия (рис. 1У-3, б) газ в цилиндре / попеременно сжимается по обе стороны поршня 2. За один двойкой л">д поршня происходит два раза всасывание и два раза нагнетание. Цил^ьдр снабжен двумя всасыва­

Гл. IV. Перемещение и сжатие газов (компрессорные машины)

ющими клапанами 3 и двумя нагнетательными клапанами 4. Компрес­соры двойного действия имеют более сложное устройство, но обладают почти вдвое большей производительностью, чем компрессоры простого действия тех же габаритных размеров и того же веса.

Увеличение производительности достигается также в многопи- линдровых компрессорах простого или двойного действия.

Двухцилиндровый компресеор простого деб­ет в и я (рис. ІУ-З, в) представляет собой по существу два компрессора простого действия с приводом от одного коленчатого вала с кривошипами, сдвинутыми друг относительно друга на угол 180° или 90^е.

I / б

Рис. ІУ-З. Схемы одноступенчатых поршневых компрессоров:

а — одноцилиндровый простого действия; б — одноцилиндровый двойного действия; в — двухцилиндровый простого действия; I — цилиндр; 2 — поршень; 3 — всасывающий клапан; 4 — нагнетательный клапан; 5 шатун; 6 — кривошип; 7 — маховик; 8 — ползун (крейцкопф).

Для отвода выделяющегося при сжатии газа тепла стенки цилиндров компрессоров, а иногда- и крышки цилиндров снабжаются рубашками, через которые пропускают охлаждающую воду. Хотя таким путем и не удается полностью отвести выделяющееся при сжатии тепло, охлаждение существенно уменьшает затраты энергии на сжатие раза.

Вертикальные одноступенчатые компрессоры имеют ряд преимуществ перед горизонтальными: они более быстроходны (для горизонтальных компрессоров п = 100—240 об/мин, для вертикальных п = 300— 500 об/мин и более) и, следовательно, более производительны, занимают меньшую производственную площадь; поршни и цилиндры вертикальных машин изнашиваются значительно меньше. При горизонтальном распо­ложении цилиндра, особенно большого диаметра, происходит неравно­мерное одностороннее изнашивание поршня под действием силы тяжести. Это приводит к необходимости уменьшать скорость движения поршня.

Для уменьшения неравномерности подачи и смягчения толчков газ после сжатия в поршневых компрессорах предварительно направляют в сборник (ресивер), где он одновременно очищается от масла и влаги.

Индикаторная диаграмма. Для контроля за работой поршневых ком­прессоров снимается индикаторная диаграмма (рис. 1У-4), представля­ющая собой зависимость между давлением р и объемом V газа, всасывае­мым и нагнетаемым компрессором за один двойной ход поршня (или за один оборот-коленчатого вала).

Рассмотрим первоначально индикаторную диаграмму идеального ком­прессора. В нем всасывание начинается сразу же с момента начала дви­