3.5. Что такое объемные потери поршневого компресора?

Объемные потери, в первую очередь, связанны с наличием в цилиндре компрессора мертвого пространства. Каждый раз, когда поршень проходит через положение ВМТ, в цилиндре компрессора остается некоторое количество сжатого пара, который, при обратном ходе поршня, расширяется и препятствует полному заполнению цилиндра новой порцией пара (обозначим относительную величину этой потери через l_с).

Некоторое количество пара не успевает попасть в цилиндр из-за малого времени открытия всасывающего клапана. Так появляется объемная потеря, связанная с дросселированием пара через всасывающий клапан компрессора (l_др).

Потери l_с и l_др приводят к некоторому недозаполнению цилиндра компрессора, что отражается на индикаторной диаграмме реального компрессора. По этой причине l_с и l_др иногда называют видимыми потерями (т.к. они видны на индикаторной диаграмме). А сама диаграммы будет выглядеть так.

Кроме видимых потерь, в компрессоре существуют и некоторые другие, которые не видны на индикаторной диаграмме. Наиболее существенной из них является потеря, связанная с подогревом пара от металлических деталей компрессора (l_w). Сущность ее заключается в том, что холодные пары, соприкасаясь с горячими деталями компрессора, нагреваются и несколько расширяются. По этой причине внутрь компрессора попадает меньшая масса пара, чем могло бы попасть, если бы такого подогрева не было. Наконец, некоторая часть пара вытекает из цилиндра в процессе сжатия вдоль его образующих (через уплотнительные кольца). Это приводит к потере l_пл.

Произведение перечисленных относительных потерь дает общую относительную объемную потерю в компрессоре l: l = l_c l_др l_w l_пл.

Эту величину называют коэффициентом подачи компрессора. По своему смыслу она равна отношению действительной подачи (объемной либо массовой) компрессора к теоретически возможной:

, либо  . (4.3)

Понятно, что величина l может изменяться от 0 до 1. Коэффициент подачи является важной эксплуатационной характеристикой работы поршневого компрессора, т.к. характеризует качество режима его работы (степень заполнения цилиндров): большие значения l свидетельствуют о том, что компрессор работает в хорошем режиме, малые – в неудовлетворительном. Существуют формулы, с помощью которых для каждого типа компрессора можно рассчитать коэффициент подачи при заданном режиме его работы. Но, поскольку для каждого конкретного компрессора режим работы во многом определяется давлениями Р_к и Р₀, на практике коэффициент подачи часто определяют из графиков его зависимости от степени сжатия. Такие графики для различных типов поршневых компрессоров приведены на рис. 4.2.

 

 

Рис. 4.2. Зависимость коэффициента подачи компрессора от степени сжатия: 1, 2 – сальниковые компрессоры (величины относительного мертвого пространства 2 % и 4,5 %, соответственно); 3 – бессальниковые поршневые

 

Для ротационных компрессоров коэффициент подачи также является функцией степени сжатия:

,

где Р_наг, Р_вс – давления нагнетания и всасывания, соответственно;

а – коэффициент (для крупных аммиачных компрессоров а = 0,05).

В винтовом компрессоре наиболее существенной объемной потерей является потеря, связанная с утечкой холодильного агента через зазоры. Рассчитать коэффициент подачи винтового компрессора сложно, поэтому на практике часто пользуются графической зависимостью l = l (Р_к/Р_о) для различных типоразмеров