2. Одноступенчатое сжатие в поршневых компр.

Рассмотрим устройство и принцип действия одноступен­чатого поршневого компрессора. Принципиальная схема такого компрессора одностороннего действия приведена на рис. Цилиндр компрессора 1 с одной стороны от­крыт, а с другой имеет крышку, в которой находятся вса­сывающий 3 и нагнетательный 4 клапаны. Поршень 2 дви­жется в цилиндре возвратно-поступательно. При движении поршня справа налево происходит сжатие газа (кривая 1­-2, рис. 1, б) до тех пор, пока давление в цилиндре не превысит давления в нагнетательном газопроводе, после чего через нагнетательный клапан газ выталкивается из цилиндра (кривая 2-3). При обратном ходе поршня за­крывается нагнетательный клапан и происходит расшире­ние газа, оставшегося в цилиндре (кривая 3-4). Для раз­мещения клапанов с учетом температурных деформаций между крышкой цилиндра и головкой поршня в крайнем положении оставляют неболь­шой зазор, величина которого обычно составляет 0,5 % хода поршня плюс 0,5 мм.

Объем газа в зазоре вме­сте с объемом газа, остающим­ся в клапанах при крайнем положении поршня, называют мертвым или вредным прост­ранством (εVo). Относитель­ной величиной вредного прост­ранства ε называют отношение абсолютного объема вредного пространства к объему, опи­сываемому поршнем, Vo. Газ, оставшийся в мертвом прост­ранстве, при обратном ходе поршня расширяется до дав­ления всасывания и занимает часть объема рабочей полости цилиндра Vx. На эту вели­чину уменьшается объем всасываемого компрессором газа V. Процесс всасывания обозначен на диаграмме кривой4-1.

Процессы всасывания, сжатия и нагнетания, а также расширения газа, оставшегося во вредном пространстве, сопровождаются теплообменом между газом и окружаю­щей средой. В одноступенчатом компрессоре вода охлаж­дает стенки и крышку цилиндра. Ввиду плохой теплопере­дачи от газа к воде через стенки цилиндра процесс сжатия близок к адиабатному. Показатель политропы п= 1,27­-1,36 (политропа с отводом тепла). Чем больше объем цилиндра и быстроходнее компрессор, тем хуже теплооб­мен и выше показатель политропы сжатия. В малых и ти­хоходных компрессорах теплообмен лучше и показатель политропы имеет меньшее значение.

Для поршневых компрессоров, сжимающих газ по по­литропе с отводом тепла, идеальным процессом сжатия яв­ляется изотермический, при котором расход энергии на сжатие газа минимален. Поэтому эффективность работы пор­шневых компрессоров оценивается изотермическим коэф­фициентом полезного действия, Вычисляемым как отноше­ние работы, затрачиваемой при изотермическом сжатий, к работе, фактически затрачиваемой при сжатии газа в ком­прессорной машине.

Принципиальная схема одноступенчатого компрессора двойного действия показана на рис.2. Цилиндр ком­прессора 1 с обеих сторон закрыт крышками, в одной из которых в месте прохода штока 6 помещается сальник 5, препятству­ющий утечке сжатого газа. Пор­шень 2 уплотняется с помощью упругих металлических колец. Ци­линдр компрессора снабжен двумя всасывающими 3 и двумя нагнетательными 4 клапанами. Сжатие га­за совершается при каждом ходе­ поршня, поочередно в обеих рабочих полостях компрес­сора, т. е. за один оборот вала осуществляются два полных процесса работы - в левой и правой полостях ци­линдра