Instrukcja - Badanie sprężarki tłokowej 2011PDF, Domumenty, Studia, Studia, 3 rok, MiUE, pobrane, Maszyny i ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Akademia Górniczo-Hutnicza
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych
MASZYNY PRZEPŁYWOWE
Temat ćwiczenia:
Badanie sprężarki tłokowej
Pomocnicze materiały dydaktyczne
Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego
Opracował:
Dr inż. Tadeusz Pająk
Katedra Systemów Energetycznych i Urządzeń Ochrony Środowiska
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
2
Kraków, 2010
1. Wprowadzenie teoretyczne
Sprężarka – maszyna przepływowa służąca do sprężania gazów (podwyższania
ciśnienia).
Podział sprężarek według zasady działania:
a). Wyporowe - sprężanie przebiega skutkiem zmiany objętości gazu wywołanej
ruchomym organem roboczym (tłokiem, krzywką, itp.).
Dzielą się na:
- tłokowe – o ruchu posuwisto-zwrotnym organu roboczego;
- rotacyjne – o ruchu obrotowym organu roboczego.
b). Wirowe (rotodynamiczne, prędkościowe) – wykorzystują zasadę zmiany krętu
czynnika przepływającego przez kanały obracającego się wirnika.
c). Hydrauliczne – wykorzystuje zmienność rozpuszczalności gazu w cieczy w
zależności od ciśnienia.
d). Strumieniowe (eżektory, inżektory, smoczki, strumienice) wykorzystują zjawisko
ssącego działania strugi czynnika.
2. Zasada działania sprężarek tłokowych
Sprężarka idealna – jednostopniowa bez przestrzeni szkodliwej.
W czasie pracy nie występują żadne straty.
1 – zamknięcie zaworu ssawnego
(początek sprężania)
2 – otwarcie zaworu tłocznego
3 – zamknięcie zaworu tłocznego
4 – otwarcie zaworu ssawnego
4-1 – ssanie
1-2 – sprężanie
2-3-4 – wytłaczanie
3
- praca techniczna =
Σ
prac bezwzględnych = pracy
napełniania+pracy sprężania+pracy wytłaczania
2
ò
L
t
=
L
+
L
+
L
=
Vdp
4
-
1
1
-
2
2
-
3
1
Dla pracy doprowadzonej do układu przyjęto znak ”+” (odwrotnie niż w
termodynamice).
Przebieg zmian ciśnienia w cylindrze w funkcji zmiany objętości (skoku tłoka)
nazywamy wykresem indykatorowym.
Sprężarka idealna z przestrzenią szkodliwą
Ze względów konstrukcyjnych po zamknięciu zaworu tłocznego (punkt
3) w cylindrze
pozostaje pewna ilość gazu – objętość zajmowana przez ten gaz – objętość
szkodliwa V
3
.
4-1 – ssanie (otwarcie – zamknięcie
zaworu ssawnego)
1-2 – sprężanie
2-3 – wytłaczanie
3-4 – rozprężanie (gazu zawartego w
przestrzeni szkodliwej V
3
)
4
V
s
– objętość skokowa (V
s
= F · S)
Ze względu na to, że zawory działają samoczynnie (pod wpływem różnicy ciśnień)
zasysanie czynnika rozpocznie się dopiero w punkcie 4 i sprężarka zassie czynnik o
objętości V' zamiast o objętości skokowej V
s
.
p
2
większe, tym większe V
4
i mniejsze V'.
Im
p
Im bardziej stroma krzywa 3-4, tym mniejsze V
4
i większe V'.
Sprężarka jednostopniowa rzeczywista
Ciśnienie w cylindrze w czasie ssania p
1
zależy od ciśnienia czynnika zasysanego p
s
,
od oporów filtra przewodu ssawnego i zaworów sprężarki (Δp
s
).
p
=
p
-
D
p
D
p
)%
=
5(¸
10
p
1
s
s
s
s
Ciśnienie w cylindrze w czasie wytłaczania p
t
zależy od ciśnienia w przewodzie
tłocznym p
t
i oporów w przewodzie tłocznym.
p
=
p
+
D
p
D
p
)%
=
3(¸
5
p
2
t
t
t
t
Linie falujące koło punktów otwarcia zaworów ilustrują efekt bezwładności zaworów.
W czasie zasysania gazu w sprężarce rzeczywistej występuje nagrzewanie się
zassanego gazu w cylindrze od ścianek cylindra. Powoduje to wzrost objętości gazu i
w wyniku do cylindra zostanie zassane mniej gazu. Zjawisko to nosi nazwę cieplnego
oddziaływania ścianek cylindra i powoduje zmniejszenie wydajności sprężarki.
Ogrzewanie gazu w cylindrze występuje też w początkowej fazie sprężania aż
5
temperatura gazu wskutek sprężania, nie wzrośnie do temperatury wyższej od
temperatury ścianek cylindra, kiedy to kolei następuje chłodzenie gazu przez ścianki.
W czasie rozprężania kolejność jest odwrotna – najpierw gaz jest chłodzony, a potem
ogrzewany ściankami cylindra. Wynikiem tego ogrzewania jest większe V
4
i
późniejsze otwarcie zaworu ssawnego (zmniejszenie objętości gazu zassanego).
Cieplne oddziaływanie zależy w dużej mierze od prędkości tłoka (obrotów wału),
stosunku sprężania p
2
/p
1
i od chłodzenia cylindra.
Rzeczywisty współczynnik objętościowy
(współczynnik napełnienia sprężarki)
Uwzględnia on zmniejszenie wydajności sprężarki spowodowane:
a). oddziaływaniem przestrzeni szkodliwej,
b). oporami na ssaniu,
c). cieplnym oddziaływaniem ścianek,
d). nieszczelnościami w cylindrze.
Wyżej wymienione straty wydajności sprężarki charakteryzują poszczególne
współczynniki:
ad 1. – objętościowy współczynnik przestrzeni szkodliwej:
¢
V
V
+
V
-
V
l
=
=
s
3
4
s
V
V
s
s
V
3
e
=
V
S
ε – względna objętość szkodliwa
ε = 0,03÷0.08 - małe ciśnienia i duże sprężarki
ε = 0,05÷0.15 - duże ciśnienia i małe sprężarki
λ
s
– wyznacza się z wykresu indykatorowego
[ Pobierz całość w formacie PDF ]