Багатоступінчастий компресор - студопедія
Для отримання стисненого газу більш високого тиску (1,0 - 1.2 МПа і вище) застосовуються багатоступінчасті компресори з проміжним охолодженням газу після кожного ступеня. Сутність багатоступінчастого стиснення може бути пояснена на прикладі двоступеневого компресора, схема якого представлена на рис. 5, а його ідеальна (при Vo = 0) індикаторна діаграма - на рис. 6.
У першій ступені 1 (рис. 5 і 6) газ стискається по політропи 1-2 до тиску Р2. а потім він надходить в проміжний холодильник 3, де охолоджується до початкової температури T1. Гідравлічний опір холодильника по повітряному тракту роблять не-великим. Це дозволяє вважати процес охолодження 2-3 Ізобаричний. Після холодиль-ника газ надходить в другий щабель 2, де стискається по політропи 3-4 до тиску Р3. Якби сжа-тя до тиску Р3 здійснювалося в ідеальному одноступенчатом компресорі (чи-ня 1-2 ', рис.6), то величина витраченої за цикл роботи визначалася б площею 012'b0. При двухступенчатом стисненні з проміжним охолодженням ця робота чисельно дорівнює площі 01234b0. Заштрихованная площа відповідає економії роботи за цикл при двухступенчатом стисненні.
На рис.7 зображені процеси політропної стиснення 1-2, 3-4 і проміжного ізобарного охолодження 2-3 в Ts -коордінатах. Заштриховані площі показують (в масштабі) кількість теплоти, що відводиться від повітря в систему охолодження: в першого ступеня q1-2. в другому ступені q3-4 і в проміжному холодильнику q2-3. З малюнка видно, що проміжне охолодження дозволяє знизити температуру кінця стиснення з Т2 'до T2. що забезпечує надійну мастило, що труться.
Спеціальні розрахунки показують, що найбільш вигідним багатоступінчате стиснення виявляється в тому випадку, коли відношення тисків в кожному ступені буде однаковим. При цьому робота, що витрачається на привід багатоступінчастого компресора, буде мінімальною. Позначаючи відношення тисків в кожному ступені через x. його величину знаходять з виразу:
де z - число ступенів компресора; pнач - тиск газу, що надходить в першу щабель; pкон - тиск газу, що виходить з останнього ступеня.
При розподілі відносин тисків за формулою (2) і за однакової кількості початкових температур і показників політропи дорівнюватимуть і витрачені роботи у всіх щаблях компресора. Тому для обчислення роботи на привід багатоступінчастого компресора lk # 931; досить визначити роботу в одному щаблі lk і помножити її на кількість ступенів, тобто збільшити її в z разів.
Це твердження стосується і до визначення кількості теплоти, що відводиться в ступенях через стінки циліндрів при Політропний стисненні, і кількості теплоти, що відводиться від газу в проміжних холодильниках.
З вищевикладеного випливає, що багатоступінчате стиснення має такі переваги:
1) знижується відношення тисків в кожній із ступенів і відповідно до цього підвищується об'ємний ККД компресора і його продуктивність;
2) поліпшуються умови змащення поршня в циліндрі внаслідок використання проміжного охолодження газу;
3) наближається робочий процес до ізотермічного і зменшується витрата енергії на привід компресора.
Разом з тим, слід зазначити, що питання про вибір числа ступенів, що забезпечує задану величину pкон. вирішується на основі не тільки термодинамічних, але і техніко-економічних міркувань.