1.4. Продуктивність та потужність теоретичного компресора

Одним з основних технічних показників компресора є об’ємна продуктивність компресора. Окрім об’ємної використовують масову продуктивність.

Під об’ємною продуктивністю V (м³/с) розуміють об’єм робочої речовини (пари холодильного агента), що проходить через компресор в одиницю часу. При цьому параметри газу приймаються такими, що відповідають умовам всмоктування, а саме при тиску і температурі на вході до всмоктувального патрубка компресора. Для компресорів об’ємного принципу дії ця величина має й іншу назву – теоретичний описаний об’єм. Він являє собою об’єм що звільняється робочими елементами компресорів (поршнями, гвинтами, роторами, завитками і.т.п) в одиницю часу, для надходження усмоктуваної робочої речовини. Теоретичний описаний об’єм, V_h, визначається в залежності від геометричних розмірів порожнин всмоктування і частоти обертання валу компресора. Для поршневого компресора

, (1.19)

де D- діаметр циліндра, м; S- хід поршня, м; z- число циліндрів; n- частота обертання валу компресора, с^-1.

Для інших типів компресорів розрахункові залежності визначення теоретичного описаного об’єму буде розглянуто нижче. Для компресорів динамічного принципу дії використовують лише дійсну об’єму продуктивність.

Дійсна об’ємна продуктивність компресорів завжди менша від теоретичної через об’ємні втрати, які є у реальних машинах.

Масова продуктивність G (кг/с) – маса робочої речовини (пари холодильного агента), що проходить через компресор в одиницю часу. Масова продуктивність пов’язана з об’ємною залежністю

, (1.20)

Де і – питомий об’єм (м³/кг) та густина (кг/м³) робочої речовини на вході до всмоктувального патрубка компресора.

Використавши рівняння стану реального газу , отримаємо

, (1.21)

де z- коефіцієнт стисливості; R - газова стала, Дж/(кгК); T₁ - температура всмоктування, К; p₁ - тиск всмоктування, Па.

Вираз (1.21) показує, що масова продуктивність теоретичного компресора пропорційний тиску усмоктування і не залежить від тиску нагнітання.

Масова витрата робочої речовини в усіх перерізах теоретичного компресора є однаковою, а у реальних компресорах може змінюватися залежно від об’ємних втрат, які мають місце.

Потужністю компресора N (Вт) називають витрату роботи компресора на стискання робочої речовини в одиницю часу.

Раніше були розглянуті способи визначення питомої роботи компресора для різноманітних термодинамічних процесів стискання (формули 1.12, 1.13). Найбільш загальним випадком є робота компресора з політропним процесом стискання, що характеризується показником політропи n. Підкреслимо, що це умовний, постійний показник політропи, обумовлений кінцевими параметрами процесу стискання. Маючи і G_т, неважко визначити потужність споживану теоретичним компресором

. (1.22)

Для адіабатного процесу стискання робота теоретичного компресора може бути знайдена за формулою

, (1.23)

де h₁ та h_2s – ентальпії робочої речовини на початку та в кінці процесу стискання.

Враховуючи, що теоретичний описаний об’єм компресора та скориставшись (1.17) отримаємо

. (1.24)

Залежність (1.24) встановлює зв’язок потужності з середнім індикатоним тиском та теоретичним описаним об’ємом. З рівняння слідує, що чисельне значення середнього індикаторного тиску можна вважати потужністю, що припадає на одиницю теоретичного об’єму, описаного робочими органами компресора об’ємного принципу дії компресора, тобто на 1 м³/с.

Із залежності також слідує, що потужність теоретичного компресора, так само як і середній індикаторний тиск, має максимум при відношенні тисків, що визначається з формули (1.18), оскільки теоретичний об’єм для визначеного компресора лишається незмінним.