Схема двухступенчатого компрессора - Схема двухступенчатого компрессора

Многоступенчатое сжатие в поршневых компрессорах. Изучить закономерности сжатия воздуха в многоступенчатом поршневом компрессоре. Выяснить условия наивыгоднейшей работы его и проанализировать случаи работы двухступенчатого компрессора при условиях, отличных от расчетных. Выполнить термодинамический расчет двухступенчатого компрессора, исходя из эксплуатации его в реальных условиях промышленного предприятия. В различных отраслях промышленности необходимым является получение давления газа с высоким давлением.

В горнодобывающей промышленности применяется воздух с давлением от 0,9 МПа до 70…80 МПа. В первом случае давление необходимо для пневматического привода различного горношахтного оборудования бурильные установки, отбойные молотки и т. Сжатие газа до таких значений давления в одной ступени практически невозможно. Выходом из положения является применение в компрессорах многоступенчатого сжатия с использованием промежуточного охлаждения газа между ступенями сжатия компрессора или просто ступенями компрессора.

Для воздушных компрессоров общего назначения чаще всего применяется двухступенчатое сжатие, которое можно рассматривать как частный случай многоступенчатого сжатия. Рисунок 24 - Схема компрессора двухступенчатого сжатия. Воздух, сжатый в цилиндре низкого давления ЦНД 1 первая ступень до некоторого давления p xпоступает в промежуточный воздухоохладитель 2. После охлаждения воздух попадает в цилиндр высокого давления ЦВД 3 вторая ступеньгде он сжимается до конечного давления p 2. Применением такой схемы сжатия воздуха достигается:.

Получение более высокого давления. Понижение конечной температуры сжатия. Получение экономии энергии, затрачиваемой в компрессоре. Уменьшение сил, с которым газ воздействует на поршень, так как уменьшается перепад давления газа с двух сторон поршня. P-V и T - S диаграммы. Будем полагать, что теоретический многоступенчатый компрессор состоит из ряда отдельных идеальных компрессоров отдельных ступенейимеет один привод и в котором многоступенчатое сжатие последовательно осуществляется при следующих допущениях:.

Законы сжатия воздуха во всех ступенях одинаковы, следовательно, показатели политропы сжатия постоянны и одинаковы для всех ступеней. Наиболее часто показатель политропы сжатия теоретического многоступенчатого компрессора принимают равным показателю адиабаты. Охлаждение воздуха в промежуточных холодильниках полное, т.

Передача сжатого газа от ступени к ступени и охлаждение его происходят без потерь давления, т. Полная работа компрессора должна быть минимальной, что одно и то же, полные работы в каждой ступени должны быть одинаковыми. Рассмотрим случай двухступенчатого сжатия на индикаторной диаграмме в координатах p - V от начального давления p 1 до конечного давления p 2 рис. Линия изображает процесс всасывания в I ступени. Процесс сжатия газа в I ступени представляется линией 1-А, которая является политропой с показателем n допущение 1.

Охлаждение между ступенями показано линией А-В. Сжатие во II ступени начинается с точки В. Температура воздуха в этой точке равна температуре точки А допущение 2а давление воздуха в точке В равно давлению нагнетания I ступени допущение 3. Сжатие во II ступени происходит по политропе В-2 с показателем n допущение 1.

Л иния соответствует процессу нагнетания газа II ступенью. Рисунок 25 - Двухступенчатое теоретическое сжатие. Таким образом, заштрихованная на рис. Из индикаторной диаграммы теоретического двухступенчатого компрессора можно сделать вывод о том, что описанные объемы ступеней последовательно уменьшаются: Поскольку точки 1 и В лежат на одной изотерме охлаждение полное — допущение 2то для теоретического двухступенчатого компрессора справедливо соотношение.

Линия 1-А соответствует адиабатическому сжатию в 1-й ступени; линия А-В — охлаждению газа между ступенями при постоянном давлении Р хол до температуры начала сжатия в 1-й ступени Т вс осуществляется полное охлаждение ; линия В-2 представляет процесс адиабатического сжатия во 2-й ступени. Двухступенчатое теоретическое сжатие газа с показателем политропы n 1 З аштрихованные площади на рис.

Рисунок 26 а - Процесс двухступенчатого сжатия в диаграмме. Рисунок 26 б - Процесс трехступенчатого сжатия в диаграмме. Рисунок 27 а - Процесс двухступенчатого сжатия в диаграмме. T-S 1 Определение оптимального давления в ступенях. Определим оптимальное наивыгоднейшее промежуточное давление p хт.

Учитывая, что потерь давления между ступенями нет и что промежуточное охлаждение воздуха является полным, полная работа в обеих ступенях компрессора определится выражением. Так как температура воздуха перед обоими цилиндрами одинакова, то учитывая равенствоимеем. Наивыгоднейшее промежуточное давление определяется из условия. Сокращая на и перемножая отношения величин, получим. Таким образом, чтобы получить минимальную суммарную работу в двухступенчатом теоретическом сжатии, давление в промежуточном холодильнике должно быть равно среднему геометрическому значению из начального и конечного давлений.

Найденное выражение можно переписать следующим образом. Обозначив степени повышения давления. По аналогии для числа ступеней Z при многоступенчатом сжатии получим.

Так как степени повышения для получения минимальной работы одинаковы, то следовательно, одинаковы работы по ступеням сжатия, т. Определим температуру воздуха по ступеням в конце сжатия. Температура воздуха в конце сжатия.

Выше был рассмотрен политропический процесс сжатия. Рассуждения остаются такими же, если сжатие будет происходить по адиабатическому процессу. Расчетные формулы легко получить, заменяя в вышеприведенных формулах n на k. Температура воздуха в конце адиабатического сжатия в каждой ступени при Z ступенях сжатия определяется из выражения Полная работа компрессора с Z ступенями для 1 м 3 воздуха при адиабатическом сжатии определяется.

ДВУХСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА

В формулах и давления выражены. Если степени повышения давления в отдельных ступенях компрессора неодинаковы, то полная работа двухступенчатого компрессора определяется по формуле. Повышение производительности поршневого компрессора при двухступенчатом сжатии. Рисунок 28 - Повышение объемного коэффициента компрессора. При двухступенчатом сжатии объем засасываемого в I ступень воздуха будет большетак как расширение воздуха из вредного пространства, начиная от давления Р х 2закончится быстрее.

Так как. Для многоступенчатого компрессора с числом ступеней сжатия Z объемный коэффициент компрессора. По формуле для одноступенчатого компрессора. Работа двухступенчатого компрессора при условиях. Все предыдущие рассуждения справедливы лишь в предположении полного охлаждения воздуха в промежуточном холодильнике.

На практике, как правило, имеет место неполное промежуточное охлаждение, при этом температура воздуха, засасываемого второй ступенью, выше чем первой. В таблице 4 приведены фактические значения температур и давлений для шахтных стационарных компрессоров различных типов, и во всех случаях параметры их отличаются от расчетных.

Анализ режимов действующих компрессоров говорит о том, что они имеют:. Конечное давление ниже паспортного расчетного. Избыточное давление в промежуточном холодильнике не является оптимальным. Недоохлаждение воздуха в промежуточном холодильнике, то есть разность между температурами воздуха, всасываемого первой и второй ступенями составляет от 30 до 50 0 С.

В таких случаях уравнение индикаторной работы может быть записано в виде [2].

ДВУХСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА

Определяя, исходя из этого уравнения, наивыгоднейшую степень повышения давления для обеих ступеней, получим. Как видно из формул иповышение температуры воздуха, засасываемого второй ступенью, приводит к тому, что оптимальная степень повышения давления этой ступени, при которой будет обеспечена наименьшая работа, уменьшается и, соответственно, увеличивается степень повышения давления первой ступени.

Рассмотрим работу двухступенчатого компрессора при конечном давлении ниже расчетного и температуре воздуха, засасываемого ЦВД, выше расчетной см. Если двухступенчатый компрессор представить как совокупность двух идеальных компрессоров вредное пространство отсутствуетто из уравнения состояния воздуха, находящегося в двух цилиндрах, можно получить.

V п2 — объем, описываемый поршнем второй ступени за один ход. С учетом влияния вредного пространства степень повышения давления первой ступени определяется отношением объемов воздуха, поступающего в ЦНД и ЦВД первой и второй ступенито есть Например, при понижении конечного давления компрессора уменьшается степень повышения давления ЦВД и увеличивается объемный коэффициент этой ступени.

Степень повышения давления воздуха в I ступени. Тогда степень повышения давления воздуха в I ступени. Абсолютное давление нагнетания по паспортным данным. Фактическая степень повышения давления во II ступени. Полная работа компрессора для 1 м 3 всасываемого воздуха по формуле.

Температура воздуха в конце сжатия при этом будут:. Рисунок 29 - Процесс двухступенчатого сжатия с пониженным. Рисунок 30 — Процесс двухступенчатого адиабатического сжатия. К основным характеристикам компрессора относятся: Производительность компрессора на основании формулы равна. Для компрессоров с цилиндром двойного действия в первой ступени для определения производительности используется формула. Для двухступенчатого компрессора индикаторная мощность может быть получена через определение удельной индикаторной работы, учитывающей недоохлаждение воздуха между ступенями и соответствующих индикаторных.

Величина удельной индикаторной работы при адиабатном сжатии для двухступенчатого компрессора исходя из формулы Величина удельной индикаторной работы при изотермическом сжатии для двухстороннего компрессора по формуле. Величина индикаторных коэффициентов полезного действия для двухступенчатых компрессоров ориентировочно могут приниматься в пределах.