Многоступенчатое сжатие

При одноступенчатом сжатии с ростом отношения давлений адиабата все более отклоняется от изотермы. Время сжатия так мало, что даже тщательное охлаждение цилиндра существенно не приближает процесс сжатия к изотермическому.

Для уменьшения затрачиваемой работы при высоком отношении давлений сжатие газа разбивают на отдельные ступени. Газ, сжатый в первой ступени до некоторого промежуточного давления, направляют в холодильник (рис.), затем сжимают во второй ступени, имеющей меньший объем цилиндра, если двух ступеней недостаточно, газ снова охлаждают и направляют в третью ступень и т.д.

Многоступенчатый теоретический цикл (рис.) отличается от одноступенчатого процессом сжатия: адиабатическое или политропическое сжатие в цилиндрах чередуется с изобарическим сжатием в промежуточных холодильниках. Процесс многоступенчатого сжатия в p-V и T-s диаграммах представлен на рис. Достаточно продлить на рис. горизонтали 2-1’ и 2’-1’’ до оси ординат и станет видно, что многоступенчатый теоретический цикл представляет собой совокупность одноступенчатых, и работа в нем равна сумме работ одноступенчатых циклах.

Преимуществами многоступенчатого сжатия являются:

- экономия работы;

- снижение температуры нагнетания.

Как известно, температура нагнетания Т_н зависит от температуры всасывания Т_вс и отношения давлений p.

При высоком отношении давлений температура в цилиндре может достигнуть нежелаемой или недопустимой величины – начинается разложение масла, вызывающее увеличение износа трущихся поверхностей.

В воздушных компрессорах возникает опасность воспламенения и взрыва масляного нагара, накапливающегося в цилиндре и трубопроводах, и у них температура нагнетания допускается не выше 190°;

- уменьшение поршневых сил. В одноступенчатом компрессоре высокое конечное давление создает большую поршневую силу. В многоступенчатом компрессоре это давление действует на поршень меньшей площади и поршневая сила даже в сумме с силами, возникающими на остальных ступенях, значительно меньше, чем в первом случае;

- уменьшение объемного коэффициента. С ростом отношения давлений увеличивается объем, занимаемый расширившимся из мертвого пространства газом, что ухудшает, наполнение цилиндра. Если отношение давлений достаточно велико, то производительность может снизиться до нуля.

При выборе числа ступеней учитывают все эти обстоятельства, но прежде всего стремятся повысить экономичность компрессора по затратам энергии.

Дата добавления: 2014-01-15