Гидромашины и компрессоры Лекция № 17 Поршневые компрессоры

Гидромашины и компрессоры Лекция № 17 Поршневые компрессоры Сам. ГТУ Кафедра МОНГП 2011 год

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, УСТРОЙСТВО, КЛАССИФИКАЦИЯ • Принцип действия поршневых компрессоров и насосов в основном одинаков: при возвратно-поступательном движении поршней или плунжеров происходит циклическое наполнение рабочих камер и выталкивание из них порции перекачиваемой среды. Однако характер рабочего процесса в компрессоре существенно иной, нежели в насосе. По устройству эти машины также значительно различаются. По системам охлаждения цилиндров и их смазки поршневые компрессоры родственны поршневым ДВС. Некоторые детали этих машин аналогичны. • По способу передачи движения рабочим органам поршневые компрессоры подразделяются на две группы: с механизмом движения (преимущественно кривошипно-шатунным) и свободно-поршневые. • В свою очередь компрессоры первой группы можно разделить на обособленные и моноблочные.

• В мембранном компрессоре рабочая камера разделена мембраной, зажатой по контуру между крышкой и опорной плитой (рис. 17. 2). Клапаны расположены в крышке. Объемный расход газа на входе у таких компрессоров небольшой (менее 2 м 3/мин), но степень повышения давления в одной ступени очень высокая ( до 25). Поэтому их обычно используют в качестве дожимных после предварительного сжатия газа компрессорами других видов.

• Горизонтальный компрессор удобен для обслуживания и скрытого размещения аппаратуры и трубопроводов под машиной; демонтаж коренного вала и шатуна проводится легче, чем в компрессорах других типов. Эти преимущества особенно важны для крупных стационарных компрессоров.

• Угловой тип — наилучший для компрессоров небольших размеров, в том числе предназначенных для передвижных компрессорных установок. Коленчатый вал таких компрессоров может быть уложен на подшипниках качения. При наклонном расположении цилиндров угловой компрессор компактен и удобен для монтажа.

• Основное преимущество вертикальных компрессоров — равномерный износ цилиндров и поршней вследствие меньшего давления поршней на стенки цилиндров благодаря равномерному распределению смазки и оседанию твердых частиц на торце поршня. Это преимущество особенно выявляется в компрессорах без смазки или с неполной смазкой цилиндров.

• Уравнительная полость в отличие от рабочих камер не имеет клапанов и находится под действием постоянного давления газа для уменьшения усилия в поршневом штоке. • На рис. к изображена схема так называемого дифференциального блока поршней, применяемого в многоступенчатых компрессорах. Он удобен тем, что позволяет уменьшить число сальников и длину ряда цилиндров. Камеру с высоким давлением для снижения утечек газа через уплотнение поршня меньшего диаметра обычно располагают в торце

• Для перекачивания попутных нефтяных и природных газов широко применяют моноблочные компрессоры с газовым ДВС — газомотокомпрессоры. Унифицированной базой компрессора здесь служит многоцилиндровый газовый двигатель с несколькими механизмами передачи движения к поршням компрессора (компрессорными отводами).

• Свободно-поршневой компрессор — агрегат, в котором мощность от цилиндра двигателя к цилиндрам компрессора передается без промежуточного механизма, благодаря чему компрессорная установка становится компактной, а к. п. д. увеличивается. • Принцип действия компрессора можно изучить по схеме одноступенчатого дизель-компрессора (СПДК)

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС В ЦИЛИНДРЕ КОМПРЕССОРА Точка а соответствует закрытию всасывающего клапана, b — открытию нагнетательного клапана, с — закрытию нагнетательного и d — открытию всасывающего клапана. Линия da соответствует процессу всасывания, ab — сжатия, be — выталкивания, cd — расширения остатка газа.

• Линии сжатия и расширения — политропы с переменным показателем, что наглядно показано на диаграмме s, Т (рис. 18. 1, б). В начале сжатия (точка а) температура газа ниже температуры стенок цилиндра и поршня. Поэтому процесс сжатия происходит с подводом тепла при показателе политропы большем, чем показатель адиабаты. При сжатии температура газа повышается, и направление теплообмена изменяется, как только температура газа превышает температуру стенок цилиндра и поршня. Газ начинает отдавать тепло, а показатель политропы изменяется от п > k в начале сжатия до п < k в конце сжатия. При равенстве температур газа и окружающих стенок на мгновение теплообмен прекращается, и сжатие становится адиабатическим (п = k). • На той же диаграмме в координатах s, Т отражен процесс расширения «мертвого» остатка. Он начинается в точке с при температуре более низкой, чем температура конца сжатия основной порции газа, с отдачей тепла до момента, когда температура газа не снизится до температуры стенок (при расширении отвод тепла характеризуется условием п > k). Дальнейшее расширение газа сопровождается нарастающим подводом тепла к газу, и процесс приближается к изотермическому (п < k)