Индикаторной диаграммы компрессора
8.8.1. Методика
Построение теоретической индикаторной диаграммы рассмотрим на примере поршневого компрессора, так как для других типов компрессоров будут иметь место некоторые упрощения.
К исходным данным в первую очередь относят информацию о рабочем веществе и температурном режиме работы холодильной машины (теплового насоса) Т0 и Тк. Для построения индикаторной диаграммы известным является не только значение Vh, но и геометрические характеристики компрессора, определяющие Vh. Так для поршневого компрессора (на основании ур.(8.16)) считают известными диаметр цилиндра D, ход поршня S, число цилиндров z и частоты вращения вала п.
Целью построения индикаторной диаграммы является:
• определение индикаторной мощности компрессора Nt или проверка значения Nh полученного, например, при выполнении теплового расчета (глава 10);
• определение газовой силы, действующей на механизм движения компрессора.
Справочные данные для построения индикаторной диаграммы представлены в таблице 8.2.
Этап 1 (рис.8.31а) - построение сетки диаграммы:
• по значениям Т0 и Тк для заданного рабочего вещества определяют ро и рк;
• по давлениям р0 и рк, а также данным таблицы 8.2 определяют давление всасывания рвс=ро (1 - Лрвс) и давление нагнетания
Рнаг=рк(1-Дрнаг )• Для построения индикаторной диаграммы значения давлений представляют в МПа;
|
Таблица 8.2
|
• определяют «линейное мертвое пространство» как Sc= Sc, м. По полученным данным строят сетку диаграммы: Sc, S -
Вертикальные линии, рвс, р0 и рнаг, рк - горизонтальные.
Этап 2 (рис.8.31б) - построение политроп сжатия АВ и расширения CD:
• построение политропы сжатия начинают из точки А. Путем последовательного уменьшения Sa определяют давление в цилиндре
Где Sa - текущая координата от начала отсчета, Sdnax=S+Sc.
|
Р, МПа
|
|
Р, МПа |
|
А) |
|
В) Рис.8.31. Этапы построения индикаторной диаграммы: а) сетка диаграммы; б) политропы сжатия и расширения; в) процессы в клапанах; г) определение рсжср |
|
(8.58) |
|
Ро |
|
S{l + c) |
В точке пересечения политропы АВ с линией рнаг построения прекращают. Эта точка соответствует концу процесса сжатия. Для корректного построения политропы сжатия необходимо 5-7 точек; • построение политропы расширения начинают из точки С. Путем последовательного увеличения текущей координаты Sa (Samm=Sc)
|
S - с |
|
Рк |
|
'цип |
(8.59)
Получают политропу сжатия. В точке пересечения политропы CD с линией рвс построения прекращаются. Эта точка соответствует концу
Процесса расширения. Для корректного построения политропы расширения необходимо 2-3 точки при малом изменении Sa • процессы всасывания и нагнетания строят по средним значениям величин депрессий, поэтому они представлены отрезками прямых. В ВМТ и НМТ значения давлений имеют скачки как показано на рис.8.21в.
Индикаторную мощность определяют как произведение Ni=piCp'Vh. Для этого планиметрируют площадь индикаторной диаграммы / (мм2) в соответствии с масштабами по осям давлений fip (МПа/мм) и перемещения поршня jus (м/мм). Определяют высоту
Прямоуг ольника, площадь которого равна /, т. е. h=—jus (мм). На
S
Диаграмму наносят h ив соответствии с масштабом jUp определяют значение давления рсжср.
Величина среднего индикаторного давления определится как
Nt =(рсжср - ро) Vh = Pip Vh. (8.60)
Для проверки величины Nh полученной, например, при выполнении теплового расчета, определим
|]урасч _ щдиагр^
Лт = '""' ------------- 400% . (8.61)
Напомним, что для инженерных расчетов допустимая погрешность составляет Атах=4%, для учебных расчетов - Атах= 10%.
8.8.2. Пример
Построить индикаторную диаграмму для поршневого компрессора, работающего на R-717 в стандартном режиме (Т0- -15°С, Тк=30°С если по тепловому расчету (при заданной холодопроизводительности) получено значение Vh = 0,0623 м3/с и N,=26,09 кВт. По каталогам подбираем компрессор - АВ-100 (D - 150 мм; S = 130 мм).
Сетка диаграммы: ро = 0,237 МПа; рк = 1,17 МІІа;
PBC=po(-Afec) = 0,237 (1 - 0,04) = 0,227 МПа;
Рнаг=рк(1-дрпаг) = 1,17 (1+0,06) = 1,24 МПа;
Sc= S-c= 130 • 0,03 = 3,9 мм (масштаб построений по оси S был выбран 1 мм/мм).
Построение политроп: • политропа сжатия (п = 1,25)
|
So, мм |
120 |
100 |
80 |
60 |
40 |
|
Риил, МПА |
0,272 |
0,341 |
0,450 |
0,646 |
1,07 |
|
• политропа расширения (т = |
1,0) |
||||
|
So, мм |
6 |
10 |
14 |
||
|
Риил, МПА |
0,760 |
0,460 |
0,326 |
В соответствии с масштабом графических построений площадь индикаторной диаграммы составила / = 5322мм2, тогда среднее
F 5322
Давление сжатия определится как рср = —г - =------------ = 40,9 мм.
S 130
Ms
Наносим на диаграмму рсжср и определяем значение р[р = 0,65 МПа.
Индикаторная мощность по расчетам с помощью индикаторной диаграммы составит N,=(0,65 - 0,237) 0,0623 = 0,0257 МВт или 25,7 кВт, тогда погрешность расчетов
К--»^ ад».»,
№ Npac4 26,07
