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

колебаний столба воздуха равнялось или было кратным числу вынужденных импульсов (числу оборотов) при всасывании в цилиндр. Возникающее явление резонанса увеличивает эффект наддува. Рекомендуемая длина воздухопровода для получения инер-г 2500

ционного наддува L = м, где п -• число оборотов в минуту.

В случае применения клапанов с принудительной посадкой наддув может быть осуществлен по способу инж. А. А. Еремина, предложенному для двигателей внутреннего сгорания. По этому способу в течение первой части хода всасывания впускной клапан открыт частично, вследствие чего в цилиндре создается значительное разрежение, а во всасывающем трубопроводе создается некоторый подпор. Затем клапан быстро полностью открывается. Воздух из трубопровода устремляется в цилиндр и увеличивает давление в конце всасывания на величину порядка 0,1-0,5 кг/см.

Различают следующие мощности компрессоров:

Ni - индикаторная или внутренняя мощность в цилиндре компрессора, определяемая по индикаторной диаграмме;

18. Мощность и к. п, д. поршневых

компрессоров

эффективная мощность на

валу приводного двигателя, учитывающая также механическую мощность N„, соответствующую работе трения в компрессоре и вспомогательных механизмах;

Л. = Ni + N„.

Индикаторная мощность одноцилиндрового компрессора простого действия определяется по следующей формуле:

7V, = ie; ., PiFSn

= И

где р,-- среднее индикаторное давление в н/м 1кГ/см]; F - площадь поршня в [см]; S - ход поршня в м;

й) - угловая скорость вала компрессора в 1/сек; п - число оборотов в минуту. Для одноцилиндрового компрессора двойного действия индикаторная мощность равна

Nc = --sK-TTjr- кет

60-102

• р индикаторные давления в рабочих полостях ком- прессора в н/м [кг/см];

Р JJ /г - рабочие площади поршня со стороны первой и

* второй по,тостей в [см\. При наличии штока диаметром d,„„, рабочая площадь поршня

диаметр, которого D, равна

Среднее индикаторное давление р; равно средней ординате индикаторной диаграммы и представляет собой высоту прямоугольника, имеющего осно- вание, равное длине индикаторной диаграммы (ход поршня в масштабе), и площадь, равновеликую плоихат индикаторной диаграммы. Последняя определяется при помощи прибора, называемого планиметрол!. Делением площади индикаторной диаграммы на величину абсияссы диаграммы, т. е. на расстояние по горизонтали между ее крайними точками, определяют среднюю ординату диаграммы, т. е. определяют Фиг. 16. Определение среднего индика-в масштабе среднее индика- торного давления.

торное давление р,.

В случае отсутствия планиметра среднее индикаторное давление (среднюю ординату диаграммы) определяют как среднюю арифметическую нескольких ординат диаграммы, щоведеиных на равном расстоянии. Для этого делят диаграмму на несколько равных вертикальных участков (обычно 10) и проводят ординаты 1. У2 -, Vg, т. е. получают девять opmsr, размещенных на рассеянии 0,1 хода поршня 5. Эти ординаты являются средними для девяти участков диаграмм (фиг. 16). Для получения средней ордиангы 10-го участка диаграммы проводят ординаты Y и на расстоянии ~ от начала и конца диаграммы. Средняя

- 1U F"-------- VJ

ордината площади диаграммы равна

- ММ..

Разделив среднюю одинату Yp мм на масштаб давлений щ [мм/(кГ/см")], получаем величину среднего индикаторного давления:

Например, средняя ордината равна Ур = 26 мм, масштаб давлений 20 мм/{кГ/см°) (т. е. 20 мм = 1 am); среднее инди-1

каторное давление равно

У 26 , о "

Эффективная мощность представляет собой подведенную извне мощность, необходимую для привода компрессора.

Отношение индикаторной мощности к эффективной называется механическим к. п. д.:

Мощность, подведенная к двигателю компрессора, выражается уравнением

где iiae - к. п. д. двигателя;

т)дар - К. п. д. передачи (ременной, редуктора и т. д.). Эффективный к. п. д. компрессора равен

Полный или общий к. п. д. компрессорной установки равен

При достаточной большой степени повы-19. Многоступен- шения давления о наступает предел сжатия чатое сжатие в одной ступени, т. е. объемный коэффициент компрессора становится равным нулю:

К пред = 1

пред

= 0.

нием

Предельная степень повышения давления выражается уравне-

Так, например, при б = 0,05 предельная степень повышения давления равна:

для изотермического процесса при п = \

Опрй= (о+ l) =21;

для изоэнтропного (адиабатного) процесса при п = = 1,4

для политропного процесса при ц = 1.3

о„р.а=(о;5-+!) =53.

Следовательно, в случае изотермического сжатия, при 6 = = 0,05, от 1 до 21 am, воздух будет сжат до объема вредного пространства (фиг. 17); при обратном движении поршня воздух будет, расширяться по той же кривой, и только в конце хода [поршня достигнет атмосферного давления. Всасывание воздуха не произойдет, объем выталкивания станет равным нулю. Воздух в цилиндре будет бесполезно сжиматься и расширяться, производительность компрессора станет равной нулю. Аналогичное явление произойдет при политропном сжатии с п = = 1,3 при 53 am и при адиабатном сжатии 71 am.

Если а < о„рга. компрессор всасывает воздух, однако при повышении о объем всасывания заметно уменьшается.

Для возможности получения любой степени повышения давления применяют многоступенчатое сжатие. На фиг. 18 показана обычная схема двухступенчатого сжатия. Воздух сначала поступает в цилиндр низкого давления, затем в промежуточный холодильник и, наконец, в цилиндр высокого давления. Для увеличения равномерности хода углы кривошипов смещены. Равномерная нагрузка на каждый цилиндр обеспечивается выбором диаметров цилиндров обратно пропорциональными средним индикаторным давлениям каждой ступени.

Многоступенчатое сжатие по сравнению с одноступенчатым имеет следующие преимущества:

1. Производительность компрессора возрастает, так как при Том же вредном пространстве б объем всасывания ступени

Фиг. 17. Предельное сжатие воздуха.

низкого давления больше, чем объем всасывания одноступенчатого компрессора Vg2 > (фиг. 19).

2. При наличии промежуточного холодильника работа компрессора уменьшается на величину Д/ (фнг. 19), так как температура и удельный объем воздуха, поступающего во вторую ступень уменьшаются при охлаждении в промежуточном холодильнике!

3. Условия эксплуатации улучшаются вследствие понижения температуры сжатого воздуха (лучше условия смазки, меньше нагарообразование). ,

Фнг. 18. Схема двухступенчатого тия.

ежа-

19. В.пияние многоступенчатого сжатия на производительность компрессора и на работу (при наличии промежуточного охлаждения)

Ввиду изложенного при конечном давлении воздуха Рг> 6 ати, как правило, применяется многоступенчатое сжатие, несмотря на усложнение конструкции компрессора. Для высоких давлений многоступенчатое сжатие неизбежно.

Для снабжения промышленных предприятий сжатым воздухом с давлением - 79 am применяют, как правило, двухступенчатые компрессоры. Компрессоры малой производительности строят одноступенчатыми для давлений до 6-7 am, а в отдельных случаях и до более высоких давлений.

Промежуточное давление двухступенчатого компрессора с промежуточным охлаждением можно определить, исходя из следующих соображений: работа 1-й ступени

работа 2-й ступени 2 - RT,

дж1кг №

дж1кг

Желательно выполнение следующих условий: работы должны быть равны, т. е. 1 = /г! охлаждение воздуха в холодильнике производится до начальной температуры = Го.,

и для обеих

ступеней условия сжатия были одинаковы, т. е. п = idem. Приравнивая в этом случае выражения работы и 1, получим равенства

Pi ~ Рпр

Степень повышения давления ступени

" Pi

Для числа ступеней z степень ступени выразится уравнением

повышения давления любой

где о - общая степень повышения давления.

Например: 1) при сжатии воздуха от Pi абс = 1 ат до обо = = 8 am промежуточное давление должно быть равным рр, обе = = ],/"= 2,83 am, т. е. манометр на промежуточном холодильнике должен показывать р„р = 1>83 am; 2) для четырехступенчатого компрессора с конечным давлением воздуха Ркон.абс ~ = 256 am (при Pi абс= 1 О степень повышения давления каждой ступени равна Ост - 1 256 = 4, т. е. абсолютное давление должно распределяться следующим образом: после 1-й ступени 4 am, после 2-й ступени 16 am, после 3-й ступени 64 am, после 4-й ступени 256 am.

В действительности вследствие недостаточного охлаждения в промежуточных холодильниках приходится для сохранения равенства работ ступеней несколько снижать степень повышения давления последующих ступеней. В двухступенчатых компрессорах "Ри Ре абс = 8 а/п давление после 1-й ступени принимается обычно Рпр.кэб = 2-г-2,2 am.

На фиг. 20-22 приводятся чертежи нескольких типичных конструкций поршневых компрессоров.

На фиг. 23 приведена принципиальная схема свободнопоршневого дизель-компрессора (СПДК), а на фиг. 24 - схема СПДК, предложенная для переоборудования паровозов в пневмотепловозы.

Свободнопоршневой дизель-компрессор имеет бесспорные преимущества по сравнению с приводными кривошипно-шатунными компрессорами вследствие компактности, легкой конструкции, уравновешенности хода, большого механического и общего к. п. д.

0. Конструкции

поршневых компрессоров