cw3 sprężarka tłokowa.pdf

(506 KB) Pobierz
Microsoft Word - æw 3.doc
3 BADANIE WYDAJNOŚCI SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ
1.
Wprowadzenie
Sprężarka jest podstawowym przykładem otwartego układu termodynamicznego.
Jej zadaniem jest miedzy innymi podwyższenie ciśnienia gazu w celu:
• uzyskanie czynnika napędowego do urządzeń o napędzie pneumatycznym
• podwyższenie temperatury czynnika obiegowego w ziębiarkach i pompach ciepła
• zwiększenie gęstości dla ułatwienia transportu.
1.1 Schemat sprężarki tłokowej
Zadanie: Korzystając ze schematu opisać jak działa sprężarka ?
1.2. Przestrzeń szkodliwa V sz
Ze względów konstrukcyjnych oraz ze względu na bezpieczeństwo tłok sprężarki w lewym
martwym punkcie nie dochodzi do samego dna cylindra.
Przestrzeń cylindra V sz zawarta między denkiem i tłokiem nosi nazwę przestrzeni szkodliwej.
Termin ten uwypukla fakt, że sprężarka z przestrzenią szkodliwą ma mniejszą wydajność od
sprężarki dla której V sz = 0 przy tej samej częstości obrotów i objętości skokowej V s .
Przyczyna obniżenia wydajności jest następująca:
• po zakończeniu wytłaczania w objętości V sz pozostaje pewna ilość czynnika o ciśnieniu
P t > P s
• przy wstecznym ruchu tłoka nie będzie zasysania świeżej porcji czynnika zanim ciśnienie
nie spadnie do P ≤ P s dopiero wtedy może otworzyć się automatyczny zawór ssący.
W rezultacie tylko część skoku tłoka jest wykorzystana do napełniania.
1/7
754636663.007.png
1. 3. Pozytywne wykorzystanie przestrzeni szkodliwej
Opisany w p. 1.2 efekt może (i jest) być użyty do regulacji wydajności sprężarki tłokowej
napędzanej silnikiem elektrycznym o niezmiennej prędkości obrotowej.
2. Sprężarki wzorcowe
2.1 Są to sprężarki w których
• nie ma tarcia w parze tłok cylinder
• zawory nie tworzą t.zw. miejscowego oporu hydraulicznego przy przepływie czynnika
• sprężanie czynnika ma charakter politropowy t.zn. wg równania :
PV m =
const
Jeżeli dodatkowo V sz = 0 i sprężanie jest izotermiczne lub adiabatyczne to wzorzec jest t.zw.
sprężarką idealną.
W przypadku sprężania politropowego i V sz > 0 mówimy o sprężarce półidealnej.
Wzorce (modele) służą do oceny termodynamicznej stopnia doskonałości rzeczywistych
sprężarek tłokowych.
2.2 Wykres indykatorowy
Jest to graficzne przedstawienie przebiegu ciśnienia gazu w cylindrze sprężarki w zależności
od położenia tłoka lub chwilowej wartości całkowitej objętości gazu.
Dla sprężarki idealnej wygląda jak niżej
P
m 2
V sz = 0
P t
T= const
P s
V s
V, m 3
2/7
N
,
754636663.008.png
P,
N
m 2
P c
3
2
PV m =const
PV m = const
P s
1
4
V sz
V s
V, m 3
Dla półidealnej:
P t – ciśnienie na tłoczeniu
P s – ciśnienie na ssaniu
Dla rzeczywistej :
P,
N
m 2
P t
3
e
P s
1
V sz
V s
V, m 3
Zadanie: Opisać i wyjaśnić różnice między tymi wykresami
3/7
N
N
P,
P,
m 2
2
3
PP c
PV m =const
PV m = const
PP s
1
4
V, m 3
V sz
V s
N
N
P,
P,
m 2
3
PP t
e
PP s
1
V, m 3
V sz
V s
754636663.009.png 754636663.010.png
 
2.3 Sprawność wolumetryczna
Zmniejszenie wydajności sprężarki wywołane przestrzenią szkodliwą ujmuje się za pomocą
wskaźnika zwanego sprawnością wolumetryczną η υ .
Dla sprężarki idealnej η υ = 1
Dla sprężarki półidealnej: (patrz wykres indykatorowy)
η
=
V
1 −
V
4
v
V
s
Dla sprężarki rzeczywistej (wykres!)
η
v =
a
V
a- należy zmierzyć korzystając z doświadczalnie uzyskanego wykresu
Ponieważ zgodnie z założeniami
P
V
m
sz
=
P
V
m
to
t
s
4
P
1
V
=
V
t
4
sz
P
s
V +
1
=
V
V
sz
1
n
V
+
V
−
V
P
1
sz
sz
n
P
V
P
sz
η
=
=
1
−
−
1
V
V
P
s
Zadanie:
• dla jakich wartości stosunku
V
sz
V
i ustalonych wartości
P
s
s
η v = 0
• dla jakich wartości………
P i ustalonych wartości
sz
V
s
s
η v = 0
4/7
n
t
P
t
P
V
754636663.001.png 754636663.002.png 754636663.003.png 754636663.004.png
3. Napełnianie zbiornika
Czas napełniania zbiornika o objętości V z (powietrzem) od ciśnienia otoczenia P o do ciśnienia
P k zależy od objętości skokowej sprężarki V s i objętości przestrzeni szkodliwej V sz .
Podczas napełniania ciśnienie w zbiorniku zmienia się. Dla sprężarki wzorcowej
(pseudoidealnej) zależność ciśnienia od czasu dana jest wzorem:
Y
=
1 −
+
(
A
i
)
V
s
(3.1)
i
V
sz
gdzie:
1
Y
=
P
i
m
(3.2)
i
P
o
A
=
V
z
=
1
(3.3)
V
+
V
V
sz
z
sz
1
+
V
z
P i – ciśnienie w zbiorniku po wykonaniu przez sprężarkę „i” obrotów (cykli!).
Wartość i związana jest z czasem pracy sprężarki τ i jej prędkością obrotową „n” (obr/min)
wzorem:
i
= n
⋅
τ
(3.4)
60
Ponieważ „i” może być bardzo duże (200 < i < 20 000) to wzór (3.1) można uprościć
w następujący sposób:
A
i
=
1
≈
1
(3.5)
i
V
+
V
1
+
i
sz
1
sz
V
V
z
z
To przybliżenie jest dopuszczalne ponieważ iloraz V sz /V z jest wartością bardzo małą (<< 1).
Wstawiając (3.5) do (3.1) otrzymuje się szukany wzór uproszczony:
Y
= 1
+
i
⋅
V
s
(3.6)
i
V
+
V
z
sz
5/7
754636663.005.png 754636663.006.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin