- •Тема 12 Дросселирование газов и паров
- •12.1. Дросселирование газа
- •12.1. Изменение энтропии и температуры при дросселировании
- •12.3. Дросселирование водяного пара
- •Контрольные вопросы
- •Тема 13. Влажный воздух
- •13.1. Параметры состояния влажного воздуха
- •Тема 14. Компрессоры
- •14.1. Классификация компрессорных машин
- •13.2. Диаграмма состояния влажного атмосферного воздуха
- •Контрольные вопросы
- •14.2. Поршневой компрессор. Индикаторная диаграмма идеального поршневого компрессора
- •14.3. Индикаторная диаграмма реального поршневого компрессора
- •Учет прямых утечек газа в компрессоре
- •14.3. Определение количества теплоты, отведенной от газа при различных процессах сжатия
- •14.4. Мощность привода и коэффициент полезного действия компрессора
- •14.5. Многоступенчатое сжатие газа
- •Контрольные вопросы
- •Тема 15. Циклы тепловых двигателей с газообразным рабочим телом
- •15.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (двс)
- •15.2. Циклы двс с подводом теплоты при постоянном объеме
- •15.3. Цикл двс с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля)
- •14.4. Цикл двс со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера)
- •14.5. Сравнение циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •14.6. Цикл двигателя Стирлинга
- •Контрольные вопросы
- •Тема 16. Циклы газотурбинных установок
- •16.1. Цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении
- •16.2. Цикл гту с подводом теплоты при постоянном объеме
- •16.3. Методы повышения термического кпд гту
- •16.4. Цикл гту с регенерацией теплоты
- •16.3.1. Цикл гту с подводом теплоты при и регенерацией теплоты
- •16.3.2. Цикл гту с подводом теплоты при и регенерацией теплоты
- •16.4. Цикл с многоступенчатым сжатием воздуха и промежуточным охлаждением
- •Контрольные вопросы
- •Тема 17. Теплосиловые паровые циклы
- •17.1. Цикл Карно
- •17.2. Цикл Ренкина
- •17.3. Влияние основных параметров на кпд цикла Ренкина
- •17.3.1. Влияние начального давления пара
- •17.3.2. Влияние начальной температуры пара
- •17.3.3. Влияние конечного давления в конденсаторе
- •17.4. Цикл с вторичным перегревом пара
- •17.5. Регенеративный цикл паротурбинной установки
- •17.6. Теплофикационные циклы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 18. Циклы холодильных установок
- •18.1. Цикл воздушной холодильной установки
- •18.2. Цикл парокомпрессионной холодильной установки
- •18.3. Цикл пароэжекторной холодильной установки
- •18.4. Цикл абсорбционной холодильной установки
- •18.5. Тепловой насос
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
14.5. Многоступенчатое сжатие газа
При
одноступенчатом сжатии газа, осуществляемом
в одном цилиндре, невозможно достичь
высоких степеней сжатия по указанным
ранее причинам. Поэтому в одной ступени
ограничивают величину степени сжатия
.
При необходимости получения степени
сжатия
поршневой компрессор выполняют
многоступенчатым.
Схема многоступенчатого компрессора приведена на рис. 47.
Рисунок 47 – Схема многоступенчатого поршневого компрессора: 2, 13, 24 – цилиндры компрессоров с охлаждающей рубашкой 3, 14, 25– поршни; 9, 20, 30 – холодильники; 5, 16, 27 – всасывающие клапаны; 6, 17, 28 – нагнетательные клапаны; 1, 12, 23, 10, 21, 31 – вход холодной воды; 8, 11, 19, 22, 32, 34 – выход охлаждающей воды; 4, 15, 26 – вход рабочего тела – газа; 7, 18, 29 – выход сжатого газа; 33 – выход охлажденного газа.
Принцип работы многоступенчатого компрессора состоит в следующем. Через клапан 5 первой ступени происходит всасывание газа. После сжатия газ через холодильник 9 направляется на вторую ступень компрессора. Причем всасывание газа во второй ступени происходит при давлении сжатия первой ступени. Всасывание газа в третьей ступени выполняется через холодильник 20 при давлении сжатия второй ступени. Через нагнетательный клапан третьей ступени осуществляется нагнетание газа через холодильник к потребителю.
Диаграмма
процессов сжатия в трехступенчатом
компрессоре в
–координатах
представлена на рис. 48.
Рисунок 48 – Индикаторная диаграмма идеального трехступенчатого компрессора.
Рассмотрим процессы:
0 – 1 – линия всасывания газа в первую ступень компрессора;
1–2 – политропный процесс сжатия газа в первой ступени;
2–а – линия нагнетания газа в холодильник 9;
а – 3 – линия всасывания во вторую ступень компрессора;
3 – 4 – политропный процесс сжатия во второй ступени;
4–b – линия нагнетания в холодильнике 20;
b – 5 – линия всасывания в третью ступень компрессора;
5–6 – политропный процесс сжатия в третьей ступени;
6–с – линия нагнетания газа к потребителю.
Отрезки
2–3
и 4–5
изображают уменьшения объёма газа в
процессе при постоянном давлении в
холодильнике 9
и 20.
Охлаждение производится до одной
температуры, равной температуре
всасывания газа в первой ступени
.
Поэтому температуры в рабочих точках
1,
3
и 5
будут одинаковыми, и через них можно
провести изотерму 1–7.
Отношение давлений для каждой ступени обычно принимается одинаковыми, равным степени сжатия
В случае равенства начальных температур и показателей политропы конечные температуры также будут равны, т.е.
Отсюда следует, что
Так
как
и
,
то
При z–ступенях компрессора:
где
,
–начальное
и конечное давление сжимаемого газа
соответственно.
Ступенчатое сжатие с промежуточные охлаждением приближает рабочий процесс компрессора к наиболее экономичному изотермическому сжатию и чем больше ступеней сжатия, тем больше процесс сжатия будет приближаться к изотермическому.
При
равенстве температур газа на входе в
каждую ступень и равенстве отношений
давлений затрата работы на сжатие во
всех ступенях будут одинаковыми, т.е.
,
отсюда
или при z – ступенях
Работа
на привод трехступенчатого компрессора
при политропном сжатии во всех ступенях
в
–диаграмме
может быть определена площадью фигуры
0123456с0.
Если
процесс политропного сжатия до давления
производится в одноступенчатом
компрессоре, то затраченная работа
будет равна площади фигуры 018с0.
Отсюда экономия работы будет численно
равна площади 2345682.
В реальном многоступенчатом компрессоре с целью уменьшения объема «мертвого» пространства диаметры цилиндров изменяются в сторону уменьшения в геометрической прогрессии.
В
–диаграмме
процессы политропного сжатия изображены
на рис. 48 кривыми 1–2,
3–4
и 5–6,
а процессы охлаждения в охладителях –
линиями – 2
– 3, 4
– 5 и 6
– 7. Площади
а12b,
с34d
и е56f
равны между
собой, вследствие равенства температур.
Это показывает, что во всех цилиндрах
от газа при его сжатии отводится одно
и то же количество теплоты. Площади
b23c,
d45e
и f67i
также равны между собой, а из этого
следует, что в охладителях при изобарном
процессе охлаждении отводится одно и
то же количество теплоты.
Рисунок
48 –
–диаграмме
политропного сжатия газа в трехступенчатом
компрессоре.
