Изучение способов регулирования производительности одноступенчатого воздушного компрессора

Лабораторная работа №3

ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО ВОЗДУШНОГО КОМПРЕССОРА

        Цель работы:

        Закрепление знаний по разделу курса «Компрессорные машины», получение навыков по экспериментальному и теоретическому изучению способов регулирования производительности поршневого одноступенчатого компрессора.

        Задание:

        Определение экспериментальным и теоретическим путем эффективности регулирования производительности поршневого воздушного одноступенчатого компрессора.

        На практике в большинстве случаев требуется обеспечивать в пневмосети постоянное давление, либо осуществлять его изменение по заданному закону для проведения технологических процессов.

        Это достигается регулированием производительности компрессора.

В компрессоростроении известны и используются на практике следующие способы регулирования производительности: дросселирование всасываемого газа, изменение частоты вращения коленчатого вала, присоединение к камере сжатия цилиндра дополнительных полостей, отжим пластин всасывающих клапанов, присоединение дополнительного мертвого пространства на части хода поршня, перепуск с нагнетания на всасывание. В данной работе изучаются и сопоставляются по экономической эффективности два способа регулирования: дросселирование на всасывании, отжим пластин всасывающих клапанов.

        Дросселирование на всасывании:

        При уменьшении давления в процессе всасывания, которое достигается увеличением гидравлического сопротивления всасывающей магистрали путем установки в последней дроссельного устройства, уменьшается плотно-

сть всасываемого газа [3]

[pic 1]

где - давление газа в камере сжатия в процессе всасывания;[pic 2]

Pa – атмосферное давление;

 – коэффициент местного сопротивления дроссельного устройства;[pic 3]

V – скорость газа в наиболее узком сечении дросселя;

R – газовая постоянная;

Tвс – температура всасываемого газа (для идеального газа при дросселировании T=const).

Массовая производительность компрессора определится как

[pic 4]

где  – объёмная производительность компрессора, приведённая к условиям всасывания.[pic 5]

В компрессорах небольшой производительности на практике используется полное перекрытие всасывающего трубопровода.

В качестве недостатков рассматриваемого способа регулирования можно отметить следующие:

1. При уменьшении давления всасывания происходит интенсивный подсос газа и смазочного материала из картера, что может привести к аварии вследствие гидравлического удара.
2. Увеличение степени повышения давления при фиксированном давлении нагнетания и уменьшении давления всасывания приводит к увеличению удельной работы сжатия газа.

          Отжим всасывающих клапанов.

        При воздействии дополнительной силой Т на запорный элемент всасывающего клапана, последний будет открыт, пока газовая сила Рг будет меньше, чем Т.

        При движении поршня из НМТ (нижней мертвой точки) в ВМТ (верхнюю мертвую точку) происходит уменьшение объёма камеры сжатия и, пока всасывающий клапан открыт, газ перетекает в полость всасывания компрессора. При дальнейшем движении поршня значение газовой силы увеличивается (максимальное значение при ) и начинает превышать значение Т. Всасывающий клапан начинает закрываться и происходит сжатие газа в компрессоре. Если закрытие клапана происходит на участке π <<3/2π, то пластина садится на седло со скоростью большей, чем при работе клапана на номинальном режиме. В том случае если закрытие клапана осуществляется на участке >3/2π скорость посадки уменьшается т.е. уменьшается газовая сила. После посадки на седло, процессы сжатия газа в цилиндре идут также, как при работе без отжима всасывающего клапана. При плавном изменении Т плавно изменяется угол закрытия всасывающего клапана и производительность компрессора.[pic 6][pic 7][pic 8]