3. Поршневые компрессоры

161

Коэффициент подачи. Как следует из уравнения (IV, 22), коэффи­циент подачи Ку представляет собой отношение объема V газа, подавае­мого в нагнетательный трубопровод, но приведенного к условиям всасы­вания, к объему 1/_п, описываемому поршнем

Коэффициентом подачи учитываются все потери производительности компрессора как отображаемые, так и не отображаемые на индикатор­ной диаграмме. К первым относятся потери, связанные с уменьшением полезного объема цилиндра при расширении газа, находящегося в мерт­вом пространстве. Эти потери учитываются объемным коэффициентом Я„. Ко вторым относятся потери производительности путем утечек газа через неплотности в поршневых кольцах, клапанах, сальниках, а также за счет расширения всасываемого газа при соприкосновении его с горячими стенками цилиндра и смешении с нагретым газом из мертвого простран­ства. Указанные потери учитываются коэффициентом герметичности А,_р и термическим коэффициентом К_т соответственно.

Поэтому коэффициент подачи может быть определен как произведение трех коэффициентов:-

Ц = 1₀1_ГХ_Т (1У.23)

Для современных компрессоров Я_г = 0,95—0,98; = 0,9—0,98.

Объемный коэффициент. Как указывалось ранее, объем газа, всасы­ваемого компрессором У_вс, меньше рабочего объема цилиндра У_п. Отно­шение объема газа, всасываемого компрессором, к рабочему объему цилиндра называется объемным коэффициентом л₀ ком­прессора:

к = -^ = 4г <^1У?4’

У п Ч?

Обозначим через х отношение разности между полным объемом ци­линдра (У_а — У_п+е1/_п) и фактически всасываемым объемом газа (1/_вс = = К'У_П) к объему У_п, описываемому поршнем:

Процесс расширения газа в мертвом пространстве можно считать политропическим с показателем политропы расширения т_р, несколько меньшим показателя политропы сжатия ш (так,, например, для двухатом­ных газов можно принять т_р = 1,2). Поэтому

где *У_П = У₀ — У_вс — объем, который занимает газ после расширения его в мертвом пространстве от давления р₂ до давления р_х (см. рис. ГУ-4).

Из этого уравнения определим

Подставив полученный результат в выражение (IV, 24а) для ?.₀, найдем

Таким образом, объемный коэффициент Я₀ компрессора зависит от

относительного объема мертвого пространства е, степени сжатия ■—

и показателя политропы расширения т_р газа, т. е. от конструкции ком­прессорной машины и свойств сжимаемого газа. Производительность

6 А. Г. Касаткин

Уп бУц Яр Уп

I п

— 1

є — Х_а

откуда

(IV.24а)

Х₀ = 1 + є — х

Рг (®У п) ^ — РііУо — У вс) ^ — Р\ (*У п) Р

ПУ,25)

162

Гл. IV. Перемещение и сжатие газов (компрессорные машины1

компрессора будет тем больше, чем меньше степень сжатия и объем мерт­вого пространства и чем больше показатель кривой расширения газа в этом пространстве.

Предел одноступенчатого сжатия. Как следует из уравнения (IV, 25), объемный коэффициент Ко уменьшается с увеличением степени сжатия и при некотором ее значении может стать равным нулю. Степень

вится равным нулю, называется пределом сжатия.

При предельном значении степени сжатия газ, находящийся в мертвом пространстве, расширяясь, занимает весь объем цилиндра. Всасывание

газа в цилиндр прекращается и производи-

В действительности в качестве предельной принимают значительно меньшую степень сжатия. При этом считают, что компрессоры, имеющие объемный коэффициент менее 0,7, практически невыгодны. Соответствующий этому объемный предел степени сжа-

Следующим ограничением, обусловливающим сравнительно небольшие степени сжатия в одноступенчатых компрессорах, является температура газа после сжатия, которая не должна быть выше 150—160° С. При более высоких температурах начинается выделение летучих из смазочного масла, которые, соединяясь с сжимаемым газом, могут образовывать взрывчатые смеси.

можно вычислить с помощью уравнении (IV, 11) или (IV, 12). При адиабатическом сжатии

Имеются такие конструкции компрессоров, в которых степень сжатия превышает опре­деляемую по уравнению (IV,28). Смазка в этом случае осуществляется впрыскиванием в цилиндр воды, что обеспечивает также частичное охлаждение сжимаемого газа.

Практически степень сжатия при охлаждении цилиндра не превышает

4. (за исключением малых компрессоров, для которых степень сжатия может быть повышена до 8) и в среднем составляет 3—4.

Многоступенчатое сжатие. Многоступенчатое сжатие применяют для получения высоких давлений газа. Процесс многоступенчатого сжатия

сжатия

которой объемный коэффициент компрессора стано-

Р

И г

тельность компрессора становится равной нулю.

Предел сжатия при политропическом расширении газа в мертвом пространстве может быть определен с помощь, уравнения (IV,25) из условия Х₀ — 0:

На индикаторной диаграмме (рис. 1У-5) линии сжатия и расширения сливаются в одну линию; площадь индикаторной диа­граммы и, следовательно, индикаторная мощность при пределе сжатия равны нулю.

Рис. 1У-5. Индикаторная ли,:- или грамма . компрессора при пре­деле сжатия.

(IV,26)

тия

находится из уравнения

или

(IV, 27)

Предельную степень сжатия в зависимости от температуры в конце сжатия

к

(IV,28)