 |
Термодинамический процесс многоступенчатого компрессора
|
|
|
|
Термодинамический процесс многоступенчатого компрессора
При высоких степенях сжатия газа в одноступенчатом компрессоре в конце процесса температура газа достигает весьма высокого значения, что нежелательно, в частности, из-за опасности воспламенения масла в системе смазки. Поэтому для получения газа высокого давления используют многоступенчатые компрессоры, представляющие собой несколько последовательно соединенных одноступенчатых компрессоров.
Между отдельными ступенями устанавливают теплообменники, обеспечивающие охлаждение газа, сжатого в предыдущей ступени (рис. 3).
Газ при давлении р1 через впускной клапан поступает в компрессор низкого давления (1), где сжимается политропно по линии 1–2 с некоторым отводом теплоты через стенки компрессора (рис. 4а).
| Рис. 4. Схема двухступенчатого компрессора: 1 – первая ступень сжатия (компрессор низкого давления); 2 – промежуточный холодильник; 3 – вторая ступень сжатия (компрессор высокого давления) |
Сжатый газ поступает в холодильник (2), где, проходя по змеевику, он охлаждается проточной водой до первоначальной температуры Т1 (2–2') и входит в компрессор высокого давления (3). Здесь газ вновь сжимается с некоторым отводом теплоты (2'–3) и подается в нагнетательную линию.
| а |
| б |
Рис. 4. Диаграмма сжатия газа в двухступенчатом компрессоре
в координатах p-v (а) и T-s (б)
Промежуточное охлаждение газа в холодильнике дает существенный выигрыш в работе, измеряемой площадью 2-2'-3-3' в координа-
тах р–v (рис. 4а).
Теплота, отданная газом в холодильнике, определяется площадью
2-2'-с-b в координатах Т–s (рис. 4б).
Для получения наименьшей работы сжатия при проектировании многоступенчатых компрессоров стремятся, во-первых, обеспечить равенство температур газа на входе во все ступени компрессора и, во-вторых, обеспечить равенство работ сжатия по всем ступеням компрессора. Последнее условие можно выполнить, если степень повышения давления каждой ступени компрессора одинакова.
|
|
|
Под степенью повышения давления понимается отношение давления газа на выходе из ступени к давлению на входе в ступень, т. е.
. (12)
Если в компрессоре не две, а т ступеней, то распределение давлений между ступенями идеального компрессора должно отвечать условию
. 
(13)
Таким образом, зная начальное рн, и конечное рк давления газа в компрессоре, можно определить общее соотношение давлений сжатия (π = рк/рн) и подсчитать давления сжатия по ступеням. Затем по уравнению подсчитать работу сжатия в каждой ступени и, просуммировав работы сжатия по ступеням, определить общую работу сжатия по компрессору в целом.
Чем больше ступеней сжатия в многоступенчатом компрессоре с промежуточным охлаждением рабочего тела, тем ближе процесс приближается к изотермическому и тем сложнее и дороже компрессор.
Истечение жидкостей, паров и газов. Дросселирование
Процессы истечения жидкостей (сжимаемых и несжимаемых) определяют работу многих устройств и агрегатов. Процессы истечения являются процессами быстрых изменений состояния вещества. В связи с этим их следует отнести к неравновесным необратимым процессам.
В общем случае процессы истечения удобно рассматривать как теоретические обратимые процессы истечения: политропный или адиабатный, а переход к реальным процессам осуществлять путем введения соответствующих поправочных коэффициентов, определяемых опытным путем.
|
|
|
Основной задачей при изучении процессов истечения является определение линейной ( 
) и массовой скорости ( 
), расхода ( 
), параметров и функций состояния рабочего тела (p, v, t, u, h, s) вдоль канала.
|
|
|
