Термодинамический расчет поршневого компрессора
Исходные данные:
Рабочее тело: воздух, показатель адиабаты к=1,4
Температура всасывания: Твс= 295 К
Давление всасывания: Рвс= 0,1·106 Па
Давление нагнетания: Рн= 0,9·106 Па
Производительность: Q=5/60=0,083 м3/с
Тепловой расчет поршневого компрессора.
Распределение повышения давления по ступеням.
Прежде чем приступить к выбору конструктивной схемы проектируемого поршневого компрессора, необходимо определить количество ступеней и распределение повышения давления по ступеням.
Общее номинальное относительное повышение давления в компрессоре подсчитывают по следующему уравнению:
В существующих компрессорах значения относительного повышения давления в зависимости от числа ступеней следующие (таблица 2.1):
Таблица 2.1
Одна | 4…7 | Пять | 150…1000 |
Две | 4…30 | Шесть | 200…1100 |
Три | 14…150 | Семь | 600…1500 |
Четыре | 36…400 |
Откуда следует что, количество ступеней z = 2.
Принимаем одинаковыми относительные повышения давления в ступенях:
Номинальное давление всасывания во вторую ступень находим по формулам:
Относительные потери давления на всасывании первой ступени найдем из формулы:
Где А=2,66 – коэффициент учитывающий совершенство компрессора.
Относительные потери давления на всасывании второй ступени найдем из формулы:
Относительные потери на нагнетании первой ступени определим по формуле:
Относительные потери на нагнетании второй ступени определим по формуле:
Осредненные давления находим по формулам:
Таблица 2.2
Параметр | 1-я ступень | 2-я ступень |
Номинальное давление, МПа | ||
Всасывания | 0,1 | 0,3 |
Нагнетания | 0,3 | 0,9 |
Осредненное давление в цилиндре, МПа | ||
Всасывания | 0,0955 | |
Нагнетания | ||
Относительное повышение давления в цилиндре | ||
3,28 | 3,29 |
Определение коэффициентов подачи.
Уменьшение производительности действительного компрессора по сравнению с производительностью идеального компрессора принято оценивать коэффициентом подачи:
где производительность действительного компрессора,
производительность идеального компрессора, равная описанному объему.
Коэффициент подачи показывает, какую часть производительности идеального компрессора составляет производительность действительного компрессора, т.е. коэффициент подачи λ является безразмерной характеристикой производительности действительного компрессора.
В инженерных расчетах коэффициент подачи обычно представляют в виде формулы:
где объемный коэффициент, учитывающий уменьшение производительности действительного компрессора из-за расширения газа, остающегося после нагнетания в мертвом пространстве. Его значение определяют по формуле:
где значение относительного мертвого объема, .
коэффициент дросселирования, учитывает уменьшение производительности из-за падения давления при протекании газа через всасывающие клапаны. Его значения находятся в пределах Принимаем:
коэффициент подогрева, учитывает уменьшение производительности из-за подогрева всасываемого газа во время процесса всасывания, т.е. за счет того, что в цилиндре в конце всасывания температура будет выше, чем в СТВ. Его значение определяем по формуле:
коэффициент плотности, учитывает уменьшение производительности из-за неплотностей рабочей полости. Его значения
находятся в пределах
Принимаем:
коэффициент влажности, который учитывает уменьшение производительности из-за наличия водяных паров во всасываемом газе. Примем значение для первойступени: ; и второй ступени
Определим коэффициент подачи:
Полученные результаты занесем в таблицу 2.3.
Таблица 2.3
Коэффициент подачи и его составляющие | 1-я ступень | 2-я ступень |
0,929 | 0,919 | |
0,97 | 0,98 | |
0,977 | 0,977 | |
0,99 | ||
0,85 | 0,86 |