1.3. Середній індикаторний тиск

Цей параметр використовують тільки для машин об’ємного принципу дії і широко використовують в розрахунках, а також під час порівняння машин.

Як було показано раніше, робота теоретичного компресора еквівалентна площі індикаторної діаграми 1-2-3-4. На рис.1.5 зображено індикаторну діаграму теоретичного компресора в координатах хід поршня – тиск (S-p). Для здійснення усіх процесів, поршню компресора необхідно пройти від одного крайнього положення до іншого та повернутися назад. Усі ці переміщення відбуваються за один оберт валу компресора. Отже можна рахувати, що поршень на своєму шляху здійснює роботу, величина якої дорівнює роботі теоретичного компресора та еквівалентна площі індикаторної діаграми.

Рис.1.5. Визначення середнього індикаторного тиску теоретичного компресора

Якщо збудувати на діаграмі прямокутник, основою якого буде хід поршня, а площа дорівнюватиме площі індикаторної діаграми, то висота цього прямокутника буде дорівнювати середньому теоретичному індикаторному тиску р_іт. Прямокутник може бути збудований на будь-якій ізобарі, однак переважно його будують на ізобарі р₁ (на рис.1.5 прямокутник 1-а-b-4).

Іншими словами, середній індикаторний тиск - це така умовна постійна різниця тисків, долаючи яку поршень компресора на своєму шляху, здійснює таку ж роботу, як і розраховану за даною індикаторною діаграмою.

Отриманий таким чином прямокутник можна розглядати як індикаторну діаграму деякого теоретичного насоса, що перекачує нестискальну рідину.

Для теоретичного компресора, як це видно з рис.1.5 середній індикаторний тиск може бути знайдений за формулою

. (1.16)

З рівняння (1.16) слідує, що середній індикаторний тиск виражає роботу, необхідну для стискання 1 м³ робочої речовини.

Для політропного процесу стискання ідеальному газу

, (1.17)

де – відношення тисків у компресорі, .

З цього виразу видно, що за незмінного тиску нагнітання збільшення перепаду тисків, з однієї сторони призводить до зменшення, а з іншої до збільшення середнього індикаторного тиску. Роздивимося, як змінюється індикаторна робота і потужність компресора в залежності від тиску усмоктування при постійному тиску нагнітання р₂. На рис.1.6 зображено кілька індикаторних діаграм теоретичного компресора при зміні тиску початку стискання.

З малюнка очевидно, що при тисках усмоктування, близьких або, навпаки, далеких від тиску р₂, індикаторна робота порівняно мала. При визначеному тиску p_i робота має максимальне значення, якому відповідає площа діаграми 1-2-3-4. Визначимо відношення тисків , що відповідає максимальній роботі, для випадку адіабатного стискання з постійним показником n.

Рис.1.6. Індикаторні діаграми теоретичного компресора при різних тисках всмоктування

Прирівнявши нулю похідну , одержимо значення, що відповідає максимальному значенню p_кіт

, (1.18)

Холодильні агенти аміак, R12, R22 мають табличні значення показників адіабати відповідно 1,3; 1,14; 1,2. Відношення тисків за формулою (1.18) мають значення 3,117; 2,906; 2,986. Звідси можна зробити висновок, що при прийнятих допущеннях максимальна потужність теоретичного компресора для робочих речовин холодильних машин має місце в режимах із відношенням зовнішніх тисків .