ТЭП

2.2. Основные теоретические положения

В компрессорах вследствие значительного повышения давления рабочее тело может существенно изменять термодинамическое состояние. В этом состоит основное отличие компрессоров от насосов и вентиляторов, которые работают на практически несжимаемых рабочих телах.

В процессе сжатия в компрессоре происходит уменьшение удельного объема газа, и поэтому объемная подача, определенная при условиях всасывания, будет больше объемной подачи, отнесенной к условиям нагнетания. При расчетах принято вычислять объемную подачу компрессоров при условиях всасывания или при нормальных условиях, т.е. при параметрах среды: Т₀ – 293 К, р₀ – 101,3 кПа, = 1,2 кг/м³.

На основании уравнения энергетического баланса компрессорного процесса можно записать

где l – удельная энергия, расходуемая в компрессорном процессе;

с_р – удельная теплоемкость газа при постоянном давлении;

Т₁ и Т₂ – начальная и конечная температуры;

и - начальная и конечная скорости газа;

q – потери теплоты в окружающую среду.

Как видно из приведенного уравнения, из всех возможных типов компрессорных процессов наименьшей затраты энергии требует изотермический процесс.

Эффективность компрессоров нельзя оценивать значением энергетического КПД, представляющего собой отношение энергии, приобретаемой газом, к энергии, затрачиваемой на проведение процесса. Действительно, применительно к изотермическому компрессорному процессу энергетический КПД = 0, иными словами, он крайне невыгоден. Это объясняется тем, что в изотермическом процессе энтальпия газа как мера его энергии остается постоянной. Однако при сохранении значения энтальпии компрессорный процесс переводит газ на новый потенциальный уровень, соответствующий более высокому конечному давленю.

Совершенство компрессорного процесса оценивают при помощи отноительных термодинамических КПД – изотермического

и адиабатного (изоэнтропного)

где l – удельная энергия в действительном политропном процессе сжатия;

l_из и l_а – удельные энергии изотермического и адиабатного процессов сжатия.

Изотермический КПД применяется для оценки компрессоров с интенсивным (водяным) охлаждением, для которых изотермический процесс, обладающий наименьшей удельной энергией, является эталонным. Компрессоры с неинтенсивным охлаждением оцениваются при помощи адиабатного КПД, поскольку для компрессоров данного типа адиабатный процесс является эталонным, наиболее совершенным.

Коэффициентом подачи поршневого компрессора называется отношение действительной подачи Q к теоретической Q_т , т.е.

Он зависит от ряда факторов и оценивается по формуле

где - объемный коэффициент, учитывающий влияние вредного пространства;

- коэффициент подогрева, учитывающий снижение объемной подачи компрессора из-за теплообмена между рабочим телом и стенками цилиндра, а также из-за сопротивления всасывающего клапана компрессора;

- коэффициент плотности, учитывающий снижение подачи из-за перетекания газа из пространства с более высоким давлением в пространство с меньшим давлением.

Обычно значения коэффициента подачи и относительных термодинамических КПД определяются экспериментально.

Содержание