Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

8. Область применения компрессорных машин

Наибольшее применение получили центробежные и поршневые компрессоры, вырабатывающие воздух давлением 7-9 am для привода пневматических устройств, инструментов и машин в различных отраслях промышленности и транспорта. Поршневые компрессоры изготовляют производительностью до 100 лV.MWH (по всасыванию). Отдельные поршневые компрессоры изготовляют производительностью до 200 м/мин.

При периодической работе на шахтах и в строительстве, наряду с легкими передвижными поршневыми компрессорами, применяют ротационные компрессоры.

Центробежные компрессоры изготовляют производительностью свыше 200 м/мпн. В отдельных случаях центробежные компрессоры строят малой производительности, (50-80 ж!мин). Турбокомпрессоры производительностью ниже 50 mImuh применяются очень редко.

На кислородных станциях и в химической промышленности применяют поршневые компрессоры для получения сжатого воздуха с давлением 200-1000 am. Для подачи воздуха в камеры сгорания газотурбинных установок используют центробежные и осевые компрессоры; значительно реже применяют винтовые компрессоры.

Для наддува двигателей внутреннего сгорания применяют центробежные и ротационные воздуходувки. Центробежные воздуходувки устанавливают для дутья в доменные печи.

Центробежные вентиляторы высокого и среднего давлений применяются для дутья в печи для распыления мазута, для пневматического транспортирования. В вентиляционных и вентиляционно-отопительных установках применяют центробежные и осевые вентиляторы среднего и низкого давлений. Струйные аппараты (эжекторы, эспираторы) используют для дутья, создания тяги, иногда для вентиляции. Пределы производительности и давления различны для каждого типа машин.

Поршневые компрессоры могут быть построены на любое давление; их строят преимущественно на давление до 1000 am.

Ротационные компрессоры изготвляют производительностью 2-65 мУмин при давлении 4-8 ати.

Центробежные компрессоры получили преимущественное распространение на давления до 10 cm и производительностью свыше 12 ООО мУч (200 мЧмин). Пределы производительности центробежных компрессоров 1000-150 ООО м1ч. Отдельные экземпляры строят на давления до 50-80 am. Центробежные воздуходувки развивают производительность до 400 000 м/ч и давления 1,2- 3,5 ати. Центробежные вентиляторы имеют большой диапазон по производительности-от 200 до 900000 м1ч (для вентиляции шахт). 34

ntпnpccoDЫ изготовляют преимущественно на давле-„„яТб" Гроизводительностей, превышающих 15000 л.з/..

Фиг. 10. Преимущественная область давлений и производительности поршневых, центробежных и осевых компрессорных машин.

Осевые компрессоры и вентиляторы могут иметь большую производительность, чем центробежные машины.

Преимущественная область давлений и производительностей поршневых, центробежных и осевых компрессорных машин характеризуется графиком на фиг. 10.

Глава III. ПРОЦЕССЫ КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН

На фиг. 11 показана схема поршневого 9. Работа потребная компрессора и диаграмма теоретического для сжатия воздуха процесса компрессора в системе коорди-в компрессоре нат р - v.

При теоретическом процессе пренебрегаем так называемым вредным пространством, т. е. объемом £ воздуха в рабочей полости ци-

I-. линдра при крайнем положении (на фиг. И -левом) поршня и пренебрегаем сопротивлениями при всасывании и нагнетании, т. е. считаем линию всасывания изобарой, соответствующей давлению всасываемого (обычно атмосферного) воздуха, а линию выталкивания - изобарой, соответствующей давлению среды, куда подается сжатый воздух.

При движении поршня 2 слева направо в цилиндре / при открытом всасывающем клапане 3 происходит процесс всасывания по линии 4-1. При обратном ходе поршня воздух в цилиндре начинает сжиматься, поскольку всасывающий клапан закрыт. Процесс сжатия идет по линии /-2, и при достижении давления р воздух открывает выпускной клапан 4; в дальнейшем происходит процесс выталкивания при давлении pg по линии 2-5. Дойдя до крайнего положения, т. е. закончив процесс выталкивания, поршень начинает вновь двигаться слева направо, вследствие этого происходит падение давления по линии 3-4 и вновь начинается процесс всасывания.

Из термодинамики известно, что в системе координат р-v работа процесса графически определяется площадью под кривой процесса, а результирующая работы замкнутого (кругового) про-36

Фиг. 11. Схе.ма поршневого ко.хтрес-сора и диаграмма теоретического процесса.

а алгебраической сумме работ отдельных процессов и цесса равн дается площадью внутри кривых процесса,

графически » 3 тирующая работа процесса, т. е. работа Следовател , . „3 следующих работ: работы

компрессор б), совершаемой приводом от внешнего

сжатия (• принятой нами как положительная;-работы "?7,.шания (площадь 6-2-3-0), также положительной, так пиа совершается за счет двигателя; 4,-работы всасывания Г яль а-1-40), совершаемой за счет атмосферного воздуха, усилиГ которого действует на поршень в направлении, обрат-

Фиг. 12. Диаграммы работы и теплоты компрессора при различных процессах

сжатия:

а - диаграмма работы в системе координат p - v; б - диаграмма теплоты в системе координат T-S.

ном усилию двигателя (эта работа принимается за отрицательную).

Таким образом, результирующая работа компрессора графически определяется площадью 1-2-3-4, а аналитически выражается следующим уравнением:

Полученные уравнение и график работы справедливы для всех компрессоров, независимо от способа сжатия воздуха.

В зависимости от характера линии сжатия /-2 работа компрессора может быть изотермической, изоэнтропной, адиабатной или политропной. Политропа сжатия для охлаждаемых компрессоров проходит между изотермой и адиабатой, а показатель политропы п больше 1 и меньше показателя адиабаты (I <Сп <Щ. Для неохлаждаемых компрессоров политропа сжатия отклоняется вправо от адиабаты (л > k) за счет сообщения воздуху тепла внутренней работы трения (фиг. 12, а). Теплота, соответствующая работе компрессора, изображается аналогично в системе координат T~s (фиг. 12, б).

При изотермическом сжатии работа компрессора выражается следующим уравнением:

Lb = 1сж+ Кыт-ес = Pll2,303 Ig-g- + pV -ридж/кг [кГм/кГ],

где Pi и Рз - давление в начале и конце сжатия в н/м [кГ/м]; Vi и V2 - удельные объемы в начале и конце сжатия в мУкг. При изотермическом сжатии произведение ри = const и pv = = PiVi, следовательно после сокращения уравнение работы примет следующий вид:

«э = PiUj -2,303 Ig у- = Pit2,303 Ig о дж/кг [кГм/кГ],

степень повышения давления.

Выраженная в системе координат р-v работа относится к 1 кг и определяется площадью 1-2-3-4 (фиг. 12). Работа, отнесенная к т кг воздуха, равна L = 1т кгм.

Для производительности компрессора т кг/ед. времени или

соответственно V Л1-7ед. времени, учитывая, что /тг = , выражение работы примет следующий вид:

Z. = pF-2,303Igo йж/ед. времени [кГм/ед. времени],

где V мЧед. времени - производительность компрессора в единицу времени, отнесенная к условиям всасывания.

Необходимо подчеркнуть, что производительность компрессора всегда выражается в единицах объема всасываемого (свободного, атмосферного) воздуха, а не в единицах объема сжатого воздуха. Равным образом расход сжатого воздуха пневматическими машинами, инструментами и другими потребителями определяется также в единицах объема (обычно кубических метрах) свободного всасываемого компрессорами (атмосферного) воздуха. Если условия всасывания неизвестны, расход определяется в кубических метрах, т. е. относится к условиям всасывания pi = 1,033 am (760 мм рт. ст.) и 1 = О" С.

При изотермическом сжатии вся затраченная на сжатие работа отводится в виде тепла, поэтому уравнение теплоты компрессора при изотермическом сжатии имеет вид:

q = I дж/кг [q - Al ккал/кг).

В системе координат Т-s (фиг. 12, б) тепло отведенное от компрессора при изотермическом сжатии выражается площадью С-1-2-а.

Теплое, отнесенное ко всей производительности компрессора, равно

Q=z qm q-дж/ед. времени [ккал/ед. времени].

При изоэнтропном (адиабатном) сжатии работа компрессора, отнесенная к I кг воздуха, равна

и = х~Г 22 - PiVi) + Pata - Piti =

= Р"" " /i") = - Т,) дж/кг [кГм/кГ]

(о" - l) дж.кг [кГм/кГ].

fc-1

Поскольку

изоэнтропую работу компрессора можно выразить также следующим уравнением:

/ А R At дж/кг [кГмкГ].

lad - k-\

Для воздуха k= 1,4, R2b7 дж/(кг-град) [29,3 кГм/кг] и, следовательно, lo = 102,5 Л/ кГм/кГ или ld ЮОО дж/кг.

Нетрудно заметить, что, если при изотермическом процессе сжатия результирующая работа компрессора равна работе процесса сжатия, то прн изоэнтропном процессе сжатия работа компрессора в k раз (для воздуха 1г = 1,4) больше работы процесса сжатия.

Работа всего компрессора может быть выражена уравнением

-jpvio- l) дж/ед. времени [кГж/ед. времени],

а работа, отнесенная к I м всасываемого воздуха, равна i) дж/м [кГм/м].

ft - »

Для V {мУед. времени) воздуха, всасываемого при давлении Pi= \ am (10000 кгЛм"), работа компрессора равна Lg = 35 ОООУ (о028б - 1) кГм/ел. времени