Процеси ідеального багатоступінчастого поршенвого компресора

В ідеальному одноступенчатом компресорі ступінь підвищення тиску газу # 955 ;, зокрема повітря, не повинна перевищувати 8, а практично 4-6, так як при більш високого ступеня підвищення тиску темпера-туру Т2 стає неприпустимо високою. Тому в тих випадках, коли потрібно отримати газ тиском більше 0,4 МПа при початковому тиску 0,1 МПа, при-міняють багатоступінчасті компресори, в яких про-процес стиснення протікає послідовно в декількох щаблях. Газ, стислий в першого ступеня компресора, пропускають через проміжний холодильник, де температура його знижується при постійному тиску приблизно до температури Т1 при вступі в першу щабель. Охолоджений таким шляхом газ піддають подальшому стисненню в наступному ступені компресора, після чого він може бути охолоджений знову, і т. Д.

Для практичних цілей часто буває досить мати дво- або триступеневий компресор.

Двоступінчастий поршневої повітряний компресор, схематично зображений на рис. 59, а. складається з двох циліндрів 1 і 2 з поршнями 3 і 4, які отримують рух від колінчастого вала через шатуни 5 і 6. і проміжного холодильника 7 для повітря.

При русі поршня 3 вниз атмосферне повітря при тиску р1 = 0,1 МПа надходить через всмоктуючий клапан 9 у циліндр низького тиску (ц. Н. Д.) 1. При русі поршня вгору повітря в ц. н. д. стискається до тиску р2 з підвищенням його температури. Стиснутий · повітря через нагнітальний клапан 10 надходить в холодильник 7 зі змійовиком 8, через який насосом прокачується охолоджуюча вода. У холодильнику температура повітря знижується приблизно до температури початку стиснення в ц. н. д. При русі поршня 4 вниз охолоджений в холодильнику повітря через впускний клапан 11 надходить в циліндр високого тиску (ц. в. д.), де при русі поршня 4 вгору стискається до тиску р3. після, чого витісняється з циліндра через нагнітальний клапан 12 в нагнітальний трубопровід.

У трехступенчатом компресорі газ стискається послідовно в трьох циліндрах: спочатку в ц. н. д. потім в циліндрі середнього тиску (ц. с. д.) і, нарешті, в ц. в. д. У проміжних холодильниках, що встановлюються між ц. н. д. і ц. с. д. а також між ц. с. д. і ц. в. д. газ охолоджується приблизно до первісної температури, т. е. до температури початку стиснення, в ц. н. д.

Процес ідеального двоступеневого компресора в осях р-v зображений на рис. 59, б. Тут 0-1 - лінія всмоктування газу в ц. н. д. а точка 1 відповідає ниж-нього положенню поршня 3. При цьому положенні поршня тиск газу дорівнює р1. а температура Т1. Процес сжа-ку газу в ц. н. д. зображується лінією 1-2, яка в загальному випадку є політропи. В кінці стиснення давши-ня газу p2. і температура Т2. Лінія 2-3, паралельна осі обсягів, - процес нагнітання газу з ц. н. д. в холодильник (при досить великих розмірах холодильника зазначений процес в дійсності відбувається при майже постійному тиску).

Газ, охолоджений в холодильнику до температури Т3 = Т1. при тому ж тиску р2 надходить в ц. в. д. (лініяя 3-4). Точка 4 повинна лежати лівіше точки 2, як обсяг газу при изобарном охолодженні зменшується. У точці 4, що відповідає нижньому положенню поршня ц. в. д. газ має тиск р2 і температуру Т3 = Т1. Політропи 4-5 - процес стиснення в ц. в. д. причому в точці 5 газ має тиск р3 і температуру Т4. лінія 5-6 - процес нагнітання газу з ц. в. д. в нагнітальний трубопровід.

Необхідна кількість ступенів компресора встановлюють залежно від допустимої температури газу в кінці стиснення в кожному ступені: вона повинна бути нижче температури самозаймання масла, яким змащуються стінки циліндрів компресора. При цьому вважають, що температури газу на початку і в кінці стиснення у всіх циліндрах однакові (наприклад, для двухступен-чатого компресора Т1 = Т3 і Т2 = T4). Рівності цих температур забезпечують і однакові ступеня підвищення тиску в кожному ступені. Дійсно, при адіабатні стисканні

Так як праві частини рівностей рівні між собою, то рівні і ліві:

Позначимо ступеня підвищення тиску в окремих ступенях компресора через # 955 ;: