Файл: Семидуберский, М. С. Насосы, компрессоры, вентиляторы учебник.pdf

силами инерции выпускного клапана, гидравлическим сопротивле­ нием и противодействием клапанных пружин.

В действительности на индикаторной диаграмме линии всасы­ вания Е — К и нагнетания С — D не получаются плавными, по­ скольку при прохождении воздуха через соответствующие клапаны давление изменяется, возникает пульсация в воздухопроводе и вибрация клапанных пружин.

іОбъем мертвого пространства определяется посредством зали­ вания масла при крайнем положении поршня. Вредное простран­ ство можно уменьшить, удлинив шатун или шток поршня, в зави­ симости от конструкции механизма.

Для получения индикаторной диаграммы (рис. 112) к мертво­ му пространству цилиндра 1 компрессора присоединяется индика­ тор мощности, приводимый через ходоуменьшитель от штока компрессора (рис. 114). При этом карандаш вычерчивает на бара­ бане индикатора диаграмму зависимости давления от положе­ ния поршня (объема газа) в цилиндре. При движении поршня 2 вправо давление газа в цилиндрах компрессора 1 и индикатора 8 заставляет двигаться поршенек 7, а вместе с ним и карандаш 4, вверх. Строго вертикальное движение карандаша обеспечивается спрямляющим механизмом 6. Одновременно шнур <5 поворачивает барабан 5. Вычерчивается линия 2—3 повышения давления (рис. 112). С открытием нагнетательного клапана подъем каран­ даша уменьшается. Движение поршня компрессора, а следова­ тельно, и поворот барабана, продолжаются. Вычерчивается линия нагнетания 3—4. При движении поршня обратно вычерчиваются линии 4— 1 и 1—2. Диаграмма замыкается.

§ 65. Одноступенчатое и многоступенчатое сжатие

Компрессоры простого и двойного действия бывают одноци­ линдровые и многоцилиндровые. Компрессор, в котором воздух сжимается только один раз, после чего выталкивается поршнем

137

в воздухосборник, называется одноступенчатым. Одноступенча­ тые компрессоры могут иметь один или несколько цилиндров. В последнем случае цилиндры работают параллельно, т. е. имеют отдельные всасывающие трубы и подают сжатый воздух в общий воздухопровод. Производительность такого компрессора тео­ ретически равна сумме производительностей каждого из цилин­

дров.

Компрессор, два цилиндра которого работают последователь­

Рис. 115. Схемы многоступенчатых компрессоров

этом охлажденный воздух всасывается из холодильника во II сту­ пень через клапан 3. При втором всасывающем ходе вправо сжа­ тый до давления р2 воздух выталкивается из цилиндра II ступени

138

ное охлаждение цилиндра, будет протекать близко к адиабатно­ му, который, как известно, не экономичен. Кроме того, при высо­ кой ;/сж сильно затрудняется смазка цилиндра, и компрессор рабо­ тает ненадежно, так как в этих условиях сгорает часть масла и на­ рушается уплотнение поршня в цилиндре; возможен также взрыв компрессора. При высоком давлении сжатия мертвое пространство начинает оказывать значительное влияние на работу компрессора

(в результате расширения сжатого воздуха, оставшегося в мерт­ вом пространстве, уменьшается полезный ход поршня). Поэтому одноступенчатые компрессоры применяются для сжатия воздуха до /?2 • ІО5 Н/м2. Для получения более высокого давления воздуха применяются многоступенчатые компрессоры, в которых сжимаемый воздух охлаждается после каждой ступени в проме­ жуточных холодильниках X. В последней ступени воздух дожи­ мается до конечного давления и после этого иногда не охлажда­ ется. Многоступенчатое сжатие дает следующие выгоды: умень­ шение конечной ісж, увеличение объемного коэффициента ком­ прессора; уменьшение затрачиваемой работы. В современных ком­ прессорах высокого давления, число ступеней сжатия в которых

133

достигает семи, можно сжимать воздух до нескольких сот ат­

мосфер.

В практике наиболее распространены двухступенчатые ком­ прессоры (рис. 116). Индикаторная диаграмма (рис. 117) теорети­ ческого процесса сжатия в двухступенчатом компрессоре показы­ вает, что благодаря промежуточному охлаждению между I к II ступенями работа, затрачиваемая на приведение в действие ком­ прессора, значительно меньше той, которая требуется, чтобы при­

р

5 4" 4 4'

вести в действие одноступенчатый компрессор с таким же конеч­ ным давлением р2. После / ступени воздух занимает объем Ѵ2 (между точками 3" и 3). В результате охлаждения его объем уменьшается до Ѵ '2 (между точками 3" и 3'), и в таком состоянии воздух всасывается во II ступень. В I ступени, ввиду малого про­ межуточного давления, процесс допускается близким к адиабате 2—3. Однако во II ступени процесс ведется по политропе 3'—4. Заштрихованная площадь показывает, насколько экономична ра­ бота при двухступенчатом сжатии, по сравнению с одноступенча­ тым сжатием до того же конечного давления /72-

Диаграмма 1—2—3—3" представляет теоретическую диаграм­ му рабочего процесса в ступени низкого давления, а диаграмма 3"—3'—4—5— в ступени высокого давления.

Диаграмма действительного рабочего процесса (рис. 118) воздушного двухступенчатого компрессора может быть получена

14Ѳ

§ 66. Степень повышения давления

Отношение конечного давления р2 к начальному р{ в цилиндре называется степенью повышения давления. Степень повышения давления г = р21р\ показывает, во сколько раз возрастает давление воздуха в цилиндре.

Вмногоступенчатом компрессоре степени повышения давления

вкаждом цилиндре принимаются одинаковыми, так как при этом

степень повышения давления, то конечное давление в первом цилиндре р2 = Рі&, во втором цилиндре рз~р2Ъ= Ріг2 и в третьем цилиндре рі = р3г = ріг3.

При г цилиндрах конечное давление.

Л+1 =/>]**>

откуда степень повышения давления в каждом цилиндре

(76)

Например, если в трехступенчатом компрессоре нужно получить давление р2+і=64-105 Н/м2, то необходимая степень повышения давления

в = V 64/1 = 4.

Таким образом,

/>! — 1 • ІО5 Н/м2, р 2 = 4- ІО5 Н/м2,' р 3= 16 • 10Г’ Н/м2,

p t = 64 • ІО5 Н/м2.

Следует учесть, что «объем газа в каждой последующей ступени меньше, чем в предыдущей. Поэтому и объемы последующих ци­ линдров должны быть меньше объемов предыдущих, а именно: отношение объемов цилиндров

Чем больше количество ступеней с промежуточным охлажде­ нием, тем процесс ближе к изотермному. Однако одновременно усложняется конструкция компрессора.

В зависимости от конечного давления число ступеней компрес­ сора обычно находится в следующих пределах:

141