Действительная (реальная) индикаторная диаграмма компрессора

Действительная индикаторная диаграмма компрессора отличается от теоретической тем, что вследствие сопротивления, оказываемого впускным и нагнетательным клапанами проходящему газу, всасывание происходит при давлении газа в цилиндре, меньшем давления среды, из которой происходит всасывание, а давление сжатого газа в цилиндре компрессора должно быть нес- колько больше, давления в нагнетательном патрубке. Кроме того, чтобы предотвратить удар поршня о торцевую крышку, необходимо наличие вредного пространства которое может составлять 3-10% от полного объема цилиндра. . По окончании выталки- вания газа, во вредном пространстве комп- рессора остается сжатый газ. При обратном движении поршня, оставшийся во вредном пространстве газ расширяется, а засасыва- ние новой порции газа начинается только тогда, когда давление газа в цилиндре ста- нет ниже атмосферного. В начале всасыва- ния, объем находящегося в цилиндре оста- точного газа составляет:

, (20.1)

Рис. 20.1 Так что в цилиндр при дальнейшем движении поршня поступает объем газа, равный , что по массе равно р₁ / RТ₁, кг. Таким образом наличие вредного пространства уменьшает количество газа, всасываемого в цилиндр, и тем самым снижая производительность поршневого компрессора.

Уменьшение производительности поршневого компрессора характеризуется объемным к.п.д: , (20.2)

где v₀ - объем вредного пространства, v₄ - объем остаточного газа при температуре и давлении всасывания. Для реальных поршневых компрессоров 0.7-0.9)

Итак, сжатое рабочее тело, оставшееся во вредном пространстве (v_о), при обратном движении поршня политропно расширяется (линия 3-4). Всасывание газа в компрессор начинается в т.4, когда давление сжатия газа, заполневшего объем вредного пространства, уменьшится при расширении до давления окружающей среды р1. В действительности процесс всасывания будет происходить при давлении ниже на величину , обусловленную разрежением в цилиндре из-за насосного действия хода поршня.

В дальнейшем, при ходе поршня в направлении к крышке, газ политропно сжимается (линия 1-2). Если давление в газопроводе или ресивере, куда закачивается рабочее тело, принять равным р₂, то процесс сжатия должен был бы закончиться в точке 2. Однако вследствие потерь, аналогичных по характеру потерям при всасывании, давление в цилиндре должно быть больше р₂, и потому процесс выталкивания сжатого газа изображается линией 2-а-3. Заштрихованная площадь индикаторной диаграммы, ограниченная кривой 2-а-3 и прямой, соответствующей давлению р₂, характеризующей в определенном масштабе потери работы при нагнетании. После окончания процесса выталкивания газа 2-а-3 во вредном пространстве остается сжатый газ и далее рассмотренные ранее процессы повторяются.

С увеличением давления сжатого газа от р₂ до р₂', р₂", р₂'" производительность компрессора снижается, так как уменьшается объем, соответствующий процессу всасывания, и в пределе, когда линия сжатия пересечет линию, проходящую через ВМТ (р₂ = р₂^'"), всасывание газа в цилиндр компрессора прекращается (т.1 совпадает с т.4). Линия нагнетания 2-а-3 превращается в точку. В этом случае считают, что компрессор начинает работать сам на себя.

Предельное значение отношения р₂/р₁, при котором из-за наличия вредного пространства прекращается всасывание воздуха, определяется из равенства

, (20.3)