Действительный поршневой компрессор
В реальном компрессоре действует ряд конструктивных и функциональных факторов, приводящих к снижению производительности.
Рассмотрим основные из них.
1. Наличие мертвого пространства.В действительном компрессоре объем цилиндра больше объема, описанного поршнем за один ход на величину мертвого пространства. Различают линейное и объемное мертвое пространство. Линейное мертвое пространство – это зазор между днищем поршня и клапанной плитой. Этот зазор предусматривается для компенсации температурного расширения деталей компрессора в процессе его работы. Объемное пространство складывается: от линейного пространства, кольцевого объема между стенками поршня и цилиндра до первого уплотняющего кольца и объема под клапанами.
При обратном движении поршня процесс всасывания начинается после того, как сжатый газ, оставшийся в мертвом пространстве, понизит своё давление до давления всасывания. Этот процесс происходит в некоторой части хода поршня и называется обратным расширением.
Таким образом, наличие мертвого пространства уменьшает объемную производительность действительного компрессора.
2. Гидравлические потери. Во всасывающем и нагнетательном трактах, включая клапаны, имеют место потери давления пара, что приводит к снижению объемных и энергетических показателей компрессора.
3. Подогрев пара. На участке от всасывающего патрубка до цилиндра компрессора происходит повышение температуры поступающего газа и, как следствие, уменьшение массовой производительности компрессора.
4. Теплообмен в цилиндре. В процессах сжатия и обратного расширения между газом и стенками цилиндра происходит теплообмен. В результате этого показатели политроп этих процессов имеют переменное значение, эффективность работы компрессора снижается.
5. Пульсация давления. Пульсация давления в поршневом компрессоре увеличивает мощность привода.
6. Перетечки. В процессе работы компрессора имеют место перетечки через конструктивные зазоры.
7. Трение. Часть энергии привода действительного компрессора расходуется на преодоление трения в механических парах.
Влияние большей части перечисленных факторов отражается на действительной индикаторной диаграмме.
Действительная индикаторная диаграмма поршневого компрессора позволяет провести качественный и количественный анализ действительных рабочих процессов.
Действительные рабочие процессы существенно отличаются от теоретических. Это наглядно показывает сравнение индикаторных диаграмм теоретического () и действительного компрессора (). Действительная индикаторная диаграмма поршневого компрессора показана на рис. 17.
Рис.17. Действительная индикаторная диаграмма поршневого компрессора
Процесс всасывания происходит при переменном давлении более низком, чем давление всасывания в патрубке. Точки и соответствуют началу открытия и полному закрытию всасывающего клапана. Переменная величина разности давлений на всасывании объясняется изменением степени открытия клапана и, следовательно, скорости в нем. Аналогичная картина наблюдается в процессе нагнетания . Здесь моменту открытия нагнетательного клапана соответствует точка .
Процесс сжатия идёт с переменным значением коэффициента политропы.
В действительной индикаторной диаграмме отображается также процесс обратного расширения мертвого объема .