Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Найдем значение х. Для политропы п0 имеем К4/К3 =
84
= {Рг1Р\)Па1 но ^з = У о и> следовательно, К4 = К0(р2/Р1)"°. Подставляя это выражение в искомую величину х = У4./У„0ц, получим
V
(1.260)
Подставляя в формулу (1.259) выражение х из формулы (1.260), получим
X — 1 + во — Єо
"»=!- Є0
"о - 1
(1.261)
На рис. 1.55 в координатах р, V представлен процесс сжатия газа в цилиндре компрессора при различных конечных давлениях. Видно, что с увеличением конечного давления производительность компрессора уменьшается и при давлении, соответствующем точке 6, становится равной нулю. С другой стороны, процесс сжатия газа в цилиндре компрессора протекает при политропе 1 < п < к, т. е. с выделением теплоты и, следовательно, с повышением конечного давления увеличивается температура газа в конце сжатия; она может достигнуть величины, равной и даже большей температуры вспышки минерального масла, которое в качестве смазочного материала всегда находится в цилиндре. При сжатии воздуха это приведет к воспламенению и даже к взрывному горению масла в цилиндре со всеми вытекающими из этого нежелательными последствиями. Поэтому в цилиндре компрессора не допускается температура в конце сжатия газа выше, чем (гвсп — 50°). Эти две причины ограничивают значение конечного давления газа в конце сжатия. Обычно в одноступенчатом (одноцилиндровом) компрессоре степень сжатия 8 = Р2/Р1 = 6...8. Если
Рис. 1.54. Действительная индикаторная диаграмма сжатия газа в компрессоре
Рис. 1.55. Изображение процесса сжатия газа в цилиндре компрессора при различных давлениях в координатах р, ь
Рис. 1.56. Принципиальная схема трехступенчатого компрессора
85
требуется сжать газ в поршневом компрессоре с большей степенью сжатия, то необходимо использовать многоступенчатый (многоцилиндровый) компрессор.
На рис. 1.56 изображена принципиальная схема трехступенчатого (трехцилиндрового) компрессора, а на диаграммах (рис. 1.57, 1.58) в координатах р, V и Т, я представлены протекающие в нем теоретические процессы. Техническая работа в каждой ступени одинаковая, что достигается одинаковой степенью сжатия 8. Для трехступенчатого компрессора ее можно найти следующим образом: е^ез = = {Рг1Р\)(Ръ1р2)(Р41Ръ) = Рь/Ръ или е = (р4./р1)1/г. Соответственно для ^-ступенчатого компрессора е = (р{+х/рд — {Ркст1р\)у,в, /Лон - конечное давление газа г-ступенчатого компрессора.
Таким образом, теоретическая техническая работа г-ступенчатого компрессора
/тех = -г&Ту
п — 1
- 1
(1.262)
Р\
Количество теплоты, которое необходимо отвести в каждом г-м цилиндре компрессора при обратимом политропном процессе сжатия, очевидно, будет равно
ч*г = ^~-^(Тг + 1-Т2). (1.263)
Соответственно количество теплоты, которую в обратимом изобарном процессе необходимо отвести из каждого 1-го промежуточного холодильника,
1х1 = с,(Т1+1-П. (1.264)
Как видно из рис. 1.57, если бы сжатие газа от рх до р4 происходило в одном цилиндре, то техническая работа компрессора была бы больше на величину, равную пл. се/кктс.
1 На рис. 1.58 линии Ьс, е/ и Ьк представляют политропные процессы сжатия в первом, втором и третьем цилиндрах компрессора соответственно, площади под этими линиями — теплоты, которые должны быть отведены от сжимаемого в этих цилиндрах газа (посредством охлаждаемых водой «рубашек» цилиндров). Линии се, /И представляют процессы изобарного охлаждения газа в холодильниках 1-й и 2-й ступеней соответственно, а площади под этими линиями — теплоты, которые должны быть отведены от газа в этих х олодильниках.
Нетрудно показать, что выведенные нами выше формулы для расчета поршневого компрессора применимы и для центробежного компрессора. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим устройство и принцип действия одноступенчатого центробежного компрессора, изображенного на рис. 1.59. Он состоит из вала 1, на котором укреплен диск 2, снабженный рабочими лопатками. При вращении диска с большой скоростью газ, поступающий через входной патрубок (на рис. 1.59 слева) в каналы диска, под действием центробежных сил на периферии диска достигает большой скорости, с которой и входит
86
Рис. 1.57. Теоретическая индикаторная диаграмма трехступенчатого компрессора в координатах р, V
Рис. 1.59. Принципиальная схема одноступенчатого центробежного компрессора
5
Рис. 1.58. Теоретическая индикаторная диаграмма трехступенчатого компрессора и координатах 7^ я
в диффузор 3. Лопатки диффузора укреплены в неподвижном корпусе компрессора и при движении газа по каналам диффузора кинетическая энергия потока переходит в потенциальную, т. е. происходит повышение давления. Далее газ повышенного давления через выходной патрубок поступает к потребителю (в одноступенчатом центробежном компрессоре), либо поступает в центр диска 2-й ступени (в многоступенчатом компрессоре). Как известно, работа, затрачиваемая в диффузоре на сжатие газа, численно равна располагаемой работе, но с обратным знаком, т. е. равна технической работе поршневого компрессора. Степень сжатия газа в одноступенчатом центробежном компрессоре лимитируется максимально возможной скоростью входа газа в диффузор, т. е. максимально допустимой частотой вращения вала центробежного компрессора.
