wzorki itp..doc

Sprężarki

1.     Ogólne omówienie pracy sprężarek tłokowych

              Wykres pracy indykowanej w tłokowej sprężarce jednostopniowej przedstawiono na

rysunku.

Rys. 1. Wykres pracy indykowanej tłokowej sprężarki jednostopniowej

Na rysunku przyjęto następujące oznaczenia:  ∆ps – opory ssania, ∆pt – opory zaworu

tłocznego, ps – ciśnienie ssania, pt – ciśnienie tłoczenia, pa – ciśnienie atmosferyczne

(otoczenia), Vsk – objętość skokowa, Vo – objętość przestrzeni „szkodliwej”

(zwykle Vo = od 3% do 8%  Vsk  – w zależności od konstrukcji sprężarki, umieszczenia

zaworów i stosunku skoku do średnicy tłoka), Vs – objętość ssania (dotyczy gazu zassanego przy ciśnieniu w punkcie 1), Vi – objętość indykowana – odczytana z wykresu

Przyjmuje się następujące średnie wykładniki politropy: przy rozprężaniu m1 = 1,25 do 1,3

i przy sprężaniu m2 = 1,4 do 1,35. Wartość ich zależy od rodzaju gazu, sposobu chłodzenia

i prędkości obrotowej sprężarki

     Zawór ssawny otwiera się samoczynnie, gdy ciśnienie gazu rozprężającego się

z przestrzeni „szkodliwej” Vo spadnie poniżej punktu 1. Ta wstępna różnica ciśnień służy do pokonania oporów: bezwładności zaworu, do przyspieszenia gazu w rurze ssawnej

i pokonania siły sprężyny dociskającej zawór do gniazda. Zawór tłoczny otwiera się gdy

ciśnienie gazu osiągnie w punkcie 3, wyższe ciśnienie od ciśnienia tłoczenia pt.

Rzeczywistą wydajność sprężarki określa wzór:

                       Qrz =  λ Qteor                        przy czym: Qteor= F s n ic                               (1)

gdzie: F – powierzchnia tłoka,

           s – skok,

           n – liczba obrotów,

           ic – ilość cylindrów, 

           F s = Vsk- objętość skokowa.

Rzeczywisty współczynnik zassania λ wylicza się przy pomocy formuły:

                                        λ= λs λd λg λn= λi α                                                                                                                                                                                                                     (2)

gdzie: - współczynnik przestrzeni szkodliwej,

           - współczynnik dławienia,

          - współczynnik grzania ścian,

          współczynnik nieszczelności

                        (Va -objętość gazu zassanego przy parametrach pa i Ta),

          - indykowany współczynnik objętościowy,

           zależy od stosunku sprężania oraz intensywności chłodzenia cylindra

                         i pokryw.

Przy zbyt dużej przestrzeni szkodliwej i niedostatecznym chłodzeniu, rozprężający się gaz

pobiera ciepło od ścian cylindra wskutek czego proces przybliża się do izotermicznego.

Wpływa to na obniżenie wartości indykowanego współczynnika objętościowego λi oraz silne wstępne ogrzewanie gazu podczas zasysania. Zbyt duże opory ssania zwiększają wartość λi Dlatego dba się o to, aby przekroje na ssaniu były dostatecznie duże.

W przewodzie ssawnym średnia prędkość gazu wynosi 10 do 12 m/s, a w filtrze 1 do 1,5 m/s. Spadek ciśnienia na filtrze powinien być mniejszy od 300 Pa. Poza tym należy stosować wszelkie sposoby obniżenia temperatury gazu zasysanego. Spadek temperatury np. z poziomu 25oC do 10oC powoduje wzrost masy zasysanego gazu o 5%.

Sprężanie jedno i wielostopniowe

Sprężanie gazu odbywa się wg przemiany politropowej, więc przyrost temperatury jest

funkcją przyrostu ciśnienia zgodnie z zależnością:

                                                                                                                                                                                                                                                                                              (3)

Przyjmując pa = 1 bar, Ta = 293 K i w skrajnym przypadku m = ĸ = 1,4 otrzymamy:

Ze względu na smarowanie, szczególnie płytek zaworowych, temperatura końcowa nie może przekraczać 473 K ¸ 493 K (200 ¸ 220oC). A więc cylinder i głowica powinny być chłodzone i to intensywnie. Z tych względów w jednym stopniu ,ciśnienie sprężania nie może

przekraczać 6 – 7 bar. Jeżeli ε =  pt / pa › 7, to wskutek zbytniego nagrzewania się gazu podczas sprężania smarowanie  jest mocno utrudnione lub nawet zanika. Wzrasta też zużycie

mocy potrzebnej do napędu, maleje indykowany współczynnik zassania λi. Te niekorzystne zjawiska można zmniejszyć stosując sprężanie dwu lub wielostopniowe w zależności od

wartości stopnia sprężania całkowitego.

Rozpatrzymy sprężanie dwustopniowe. Gaz sprężony w pierwszym stopniu do określonego ciśnienia pośredniego pc przechodzi przez chłodnicę międzystopniową, w której ochładza się do temperatury – teoretycznie początkowej Ta. Następnie zostaje ten gaz sprężony w drugim stopniu (rys.) przy czym Ta ≈ Tc

Rys. 2. Wykres pracy indykowanej tłokowej sprężarki dwustopniowej

  Pierwszy stopień 1 – 2 – 3 – 4 - 1 , drugi stopień 4 – 5 – 6 – 7 – 4

Objętość gazu z pierwszego stopnia (V3–V4) wskutek schłodzenia zmniejsza się do wielkości (V5 – V4). Punkt 5 leży teoretycznie na izotermie przeprowadzonej przez punkt 2.

Gdyby sprężać ten gaz od  razu w jednym stopniu do pt, to musiałaby                                                                                          ta sprężarka mieć bardzo małą przestrzeń  szkodliwą Vo, co konstrukcyjnie trudno jest zrealizować. Pole zakreskowane 3-t-6-5-3 odpowiada oszczędności mocy napędowej uzyskanej wskutek zastosowania dwustopniowego sprężania. Ta oszczędność przy pa = 1 bar wyniesie:

W sprężarce dwustopniowej gdy temperatura gazu przepływającego przez chłodnicę międzystopniową osiąga początkową  T5 = T2  i gdy jest ona dobrze zaprojektowana ,

to T6 = T3.

Wtedy :

                                                                                                                                                   ...