6.4.4 Мертвое пространство. Подача

Цилиндры компрессоров всегда выполняются с мертвым пространством; это необходимо во избежание удара о крышку при подходе к его крайнему положению.

Объем мертвого пространства обычно оценивается в долях или процентах рабочего объема цилиндра и называется относительным объемом мертвого пространства:

. (6.76)

В современных одноступенчатых компрессорах при расположении клапанов крышках цилиндров а=0,025 – 0,06. При ступенчатом сжатии клапаны располагаются на боковой поверхности цилиндра и мертвое пространство в ступенях высокого давления не удается выполнить малым по конструктивным соображениям: а= 0,2.

Наличие мертвого пространства приводит к тому, что всасывание начинается не в начале обратного хода поршня, а в конце процесса расширения (точка 4 на рис. 6.30). Следовательно, объем , фактически всасываемый поршнем, меньше рабочего объема цилиндра.

Рисунок 6.30 Индикаторная диаграмма компрессора с мертвым пространством

Отношение всасываемого объема к рабочему объему цилиндра называется объемным коэффициентом компрессора:

. (6.77)

Объемный коэффициент характеризует использование рабочего объема цилиндра.

Формула объемного коэффициента компрессора (без вывода ) имеет вид

(6.78)

где - степень повышения давления.

Объем всасывания

(6.79)

Однако действительный объем газа, подаваемого компрессором, при условиях перед всасывающим патрубком компрессора будет меньше определяемого по выражению (6.79). Это объясняется двумя причинами: 1) нагревом газа при всасывании от горячих поверхностей клапана и стенок цилиндра; 2) неполной герметичностью цилиндра компрессора (утечками через клапаны сальника и между поршневыми кольцами и внутренней поверхностью цилиндра)..

Первое из указанных обстоятельств учитывается термическим коэффициентом , второе – коэффициентом герметичности. Поэтому действительный объем, всасываемый компрессором,

.

Произведение

(6.80)

Называют коэффициентом подачи.

Следовательно,

(6.81)

Подача компрессора одностороннего действия с одним цилиндром

(6.82)

где п – число двойных ходов поршня в минуту.

Из уравнения (6.82) ясны факторы, определяющие подачу компрессора. Основной величиной является рабочий объем цилиндра, равный произведению площади поршня на его ход: .

Объем мертвого пространства отрицательно влияет на подачу компрессора. Увеличивая относительную величину мертвого пространства, можно сделать подачу, равную нулю. Это видно из диаграммы, представленной на рис. 6.30: при увеличении ось ординат переносится влево, политропа сжатия располагается более полого и при некотором предельном значениипопадает в точку3; подаваемый объем становится равным нулю. При этом линия сжатия и расширения совпадают; компрессор не всасывает и не подает.

Увеличение степени повышения давления при заданном уменьшает подачу. Это ясно из формулы (6.82) и сопоставления диаграммрV , приведенных для разных значений на рис. 6.31.

Рисунок 6.31 Влияние степени повышения давления на подачу компрессора

Мертвое пространство влияет на подачу тем сильнее, чем выше степень повышения давления; поэтому относительное значение мертвого пространства выбирается тем меньше, чем больше степень повышения давления компрессора.

Для современных компрессоров .