Нужна помощь в написании работы?

Цель работы:

1.       Определить основные технические показатели компрессора (производительность, мощность, КПД).

2.       Записать индикаторные диаграммы в цилиндрах компрессора, определить индикаторную мощность и значения частных КПД (механического, индикаторного).

Определение опытных величин

1. Объемная производительность компрессора измеряется с помощью нормальной диафрагмы, установленной на выходе воздуха из компрессора (в конечном сечении – индекс «к»):

,                                                                                      (1)

где α – коэффициент расхода через диафрагму, зависящий от отношения размеров диафрагмы d/D (рис. 1);

σ – коэффициент расширения воздуха, определяемый по номограмме (рис. 2);

f – площадь отверстия в диафрагме;

Δр – перепад давления в диафрагме;

ρк – плотность воздуха перед диафрагмой.

Из уравнения состояния газа

,                                                                                          (2)

где рк, Тк  – абсолютные давление и температура перед диафрагмой:

,

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

 – манометрическое давление перед диафрагмой;

рб – барометрическое давление;

R – газовая постоянная сухого воздуха (после влагомаслоотделителя воздух становится сухим), R = 287 Дж/кг·К.


 

 

Рис. 1. График для определения коэффициента расхода через диафрагму αГрафики к лаб Компрессоры

Рис. 2. Номограмма для определения коэффициента расширения воздуха σ

 

 


2. Массовая производительность компрессора (массовый расход воздуха на выходе из компрессора)

                                                                                                    (3)

3. Объемная производительность компрессора, приведенная к стандартным условиям,

,                                                                                           (4)

где pо, Tо – абсолютные давление и температура в стандартных условиях:

pо = 760 мм рт. ст. = 0,1013МПа;    То= 29З К.

4. Относительная влажность всасываемого воздуха φн1 определяется по психрометрической таблице по разности показаний двух термометров (сухого и влажного).

5. Коэффициент влажности всасываемого воздуха равен отношению массовой производительности сухого воздуха к массовой производительности влажного или, что то же самое, отношению парциального давления сухого воздуха рсух  к давлению смеси сухого воздуха и паров влаги ():

,                                                                      (5)

где pп – давление насыщенных паров влаги при начальной (индекс «н») температуре tн1, определяемое по графику (Приложение 3 лабораторного практикума).

6. Объемная производительность, приведенная к начальным условиям (объемный расход воздуха на входе в компрессор), с поправкой λφ на количество влаги, выпавшей в промежуточном холодильнике:

.                                                                                 (6)

7. Частота вращения коленчатого вала компрессора n измеряется непосредственно тахометром или определяется в зависимости от соотношения частоты тока в сети, установленной при проведении испытания νоп с помощью частотного регулятора, и стандартной частоты тока νст = 50 Гц:

,                                                                                               (7)

где nном – номинальная частота вращения электродвигателя при стандартной частоте тока.

8. Рабочий объем, описываемый поршнем 1-ой ступени в единицу времени,

,                                                                                                     (8)

где Vs1 – рабочий объем первой ступени компрессора,    Vs1 = FS.

Здесь F1 – площадь поршня первой ступени; S – длина хода поршня.

9. Коэффициент производительности 1-ой ступени

.                                                                                                        (9)

10. Отношение давлений в первой ступени (индекс 1), во второй ступени (индекс 2) и в компрессоре (без индекса):

;     ;      ,                                                               (10)

где  pк1, pк2 – абсолютные давления после первой и второй ступени компрессора:

;     .

11.    Адиабатные мощности

             - в первой ступени:

,                                                          (11)

             - во второй ступени:

,                                                (12)

где Tн2 – температура воздуха на входе во вторую ступень компрессора;

k – показатель адиабаты (для воздуха k = 1,4).

Суммарная адиабатная мощность

Nад = Nад1 + Nад2.                                                                                         (13)

12. Изотермная мощность компрессора

.                                                                                      (14)

13. Мощность компрессора N  определяется по мощности, потребляемой приводным электродвигателем из сети Nэ

N = Nэηэ .                                                                                                     (15)

          КПД электродвигателя ηэ, зависящий от нагрузки и коэффициента мощности (cosφ), определяется по тарировочному графику (Приложение 4 лабораторного практикума).

14. Адиабатный КПД компрессора

.                                                                                                     (16)

15. Изотермный КПД компрессора

.                                                                                                     (17)

16. Индикаторная мощность компрессора определяется по индикаторным диаграммам ступеней, записанным в координатах «перемещение поршня – давление в цилиндре» (рис. 3), как сумма индикаторных мощностей в ступенях

Nинд = Nинд1 + Nинд2.                                                                                     (18)

Индикаторные диаграммы компрессора для лаб раб

Рис. 3. Индикаторные диаграммы компрессора:

а первой ступени; б – второй ступени


Индикаторная мощность ступени

,                                                                                          (19)

где – среднее индикаторное давление ступени

,                                                                               (20)

hиндi – высота прямоугольника, площадь и длина которого равны соответственно  площади fиндi  и  длине xиндi индикаторной диаграммы данной ступени (см. рис. 3);

aинд – масштаб записи давления индикаторной диаграммы.

Площадь fиндi и длина xиндi определяются обработкой полученных при испытании индикаторных диаграмм.

Масштаб индикаторной диаграммы aинд может быть задан как параметр стенда или рассчитан через промежуточное давление (показание манометра на выходе из первой ступени) по формуле:

,

где Δh – высота записи промежуточного давления относительно линии атмосферы (среднеарифметическая величина давления нагнетания первой ступени и давления всасывания второй ступени при допущении равенства потерь в нагнетательном клапане первой ступени и всасывающем клапане второй ступени) – (рис. 4).

Индикаторные%20диаграммы%20компрессора%20для%20лаб%20работ

Рис. 4. Определение масштаба индикаторной диаграммы


17. Механический КПД компрессора

.                                                                                                    (21)

18. Индикаторный адиабатный КПД компрессора

.                                                                                              (22)

19. Индикаторный изотермный КПД компрессора

.                                                                                              (23)

20. Объемный коэффициент λо определяется по индикаторной диаграмме первой ступени (см. рис. 3а)

,                                                                                                    (24)

где xвс1 – длина линии всасывания;

      xинд1 – длина индикаторной диаграммы первой ступени.

21. Коэффициент эффективности всасывания

.                                                                                                        (25)

22. Теоретический объемный коэффициент

,                                                                                    (26)

где   a1 – относительный объем мертвого пространства первой ступени,

                              ;

        m – показатель политропы расширения (m ≈ 1,3).

Коэффициент a1 является одним из параметров компрессора (см. Данные установки).

23. Теоретический коэффициент эффективности всасывания

λэ.т = 1,01 – 0,022ε1.                                                                                    (27)

24. Удельный расход электроэнергии

.


Устройство экспериментальной установки (рис.5)

Двухступенчатый V-образный бескрейцкопфный поршневой компрессор с прямоточными клапанами всасывает воздух из атмосферы через воздушный фильтр 1 и нагнетает его в буферную емкость (ресивер) 4. Давление в буферной емкости регулируется вентилем 5, степень открытия которого определяет расход воздуха через диафрагму 7 в нагнетательной линии 8.

Рис. 5. Схема стендовой установки:

1 – воздушный фильтр; 2 – первая ступень сжатия; 3 – вторая ступень сжатия; 4 – буферная емкость;  5 – вентиль;   6 – датчик дифференциального давления;   7 – диафрагма расходомера; 8 – нагнетательная линия; 9 – манометр; 10 – влагомаслоотделитель; 11 – клапан предохранительный; 12 – промежуточный холодильник

Привод компрессора осуществляется от частотно-регулируемого электродвигателя переменного тока, соединенного напрямую с маховиком коленчатого вала пальцевой муфтой.

Охлаждение компрессора – водяное прямоточное с промежуточным холодильником кожухо-трубчатого типа. Сжатый в первой ступени до промежуточного давления воздух перед поступлением во вторую ступень проходит через влагомаслоотделитель 10  и холодильник 12.

Система смазки – циркуляционная от шестеренного масляного насоса с приводом от коленчатого вала компрессора. Для защиты от чрезмерного давления компрессор оснащен предохранительным клапаном 11, установленным в промежуточном холодильнике 12.

Давление атмосферного воздуха измеряется барометром, относительная влажность воздуха –  психрометром (см. выше).

Давление воздуха после первой ступени, после второй ступени и перед диафрагмой регистрируется манометрами 9. Перепад в диафрагме замеряется датчиком дифференциального давления 6.

Давление в цилиндрах компрессора, необходимое для записи индикаторной диаграммы измеряется датчиками давления потенциометрического типа. Перемещение поршня за оборот вала регистрируется при помощи индуктивного датчика (отметчика времени), бесконтактно взаимодействующего с магнитом, закрепленным на маховике и выставленным при регулировке стенда по одной из мертвых точек поршня. Индикаторная диаграмма отображается на экране компьютера и копируется на бумаге в клетку для удобства измерения площади.   

Температура в контрольных точках (после первой ступени, перед второй ступенью, после второй ступени и перед диафрагмой) измеряется датчиками, выполненными по схеме термопреобразователя сопротивления.

Частота тока, мощность и cosφ электродвигателя замеряются по приборам частотного регулятора.   

Проведение испытания

1.    Подключить измерительный комплекс стенда (питание датчиков и компьютера). Подготовить частотный регулятор к пуску.

2.    Открыть вентиль 5 на выходе из компрессора.

3.    Проверить щупом уровень масла в картере компрессора.

4.    Открыть кран системы охлаждения (подачи воды).

5.    Включить электродвигатель в холостом режиме компрессора, установив заданное значение частоты тока на пульте управления частотным регулятором привода.

6.    Проверить давление в системе смазки компрессора (по манометру на выходе шестеренного масляного насоса).

7.    Установить вентилем 5 заданное давление на выходе из компрессора и поработать 10-15 минут для стабилизации температурного режима.

8.    Снять показания приборов и сделать необходимые замеры, записать индикаторные диаграммы ступеней.

9.    Перед остановкой компрессора перевести его на холостой ход, для чего открыть вентиль 5 на выходе из компрессора.

10.                   Отключить электродвигатель.

11.                   Закрыть кран системы охлаждения.


Данные установки

 

Тип компрессора  ….

Марка компрессора ….       

Число ступеней сжатия ….

Диаметр поршня первой ступени   D1 = …. мм

Диаметр поршня второй ступени   D2 = …. мм

Длина хода поршня    S = …. мм

Длина шатуна     L = …. мм

Относительный объем мертвого пространства первой ступени          a1 = … %

Диаметр отверстия в диафрагме         d = …. мм

Диаметр трубопровода в месте установки диафрагмы       D = …. мм

Масштаб записи давления индикаторной диаграммы        aинд = …. см/МПа

Номинальная частота вращения электродвигателя    nном  = ….. об/мин

Номинальная мощность электродвигателя    Nном    = …. кВт

    Nэ. ном = …. кВт

 

 


Таблица измерений

Измеренная величина

Обозначение

Значение величины

по прибору

в един. СИ

Барометрическое давление

pб

 

 

Температура всасываемого воздуха

tн1

 

 

Относительная влажность

φн1

 

 

Давление после первой ступени

 

 

Давление перед второй ступенью

 

 

Давление после второй ступени

 

 

Давление перед диафрагмой

 

 

Перепад давления в диафрагме

Δp

 

 

Температура после первой ступени

tк1

 

 

Температура перед второй ступенью

tн2

 

 

Температура после второй ступени

tк2

 

 

Температура перед диафрагмой

tк

 

 

Частота электрического тока в сети

νоп

 

 

Мощность, потребляемая из электрической сети

Nэ

 

 

 Коэффициент мощности

cosφ

 

 

 


Обработка результатов испытания

 

1. Определить постоянные геометрические параметры:

- площади поршней первой и второй ступени

          ,   ;

- площадь отверстия в диафрагме

          ;

          - рабочий объем первой ступени компрессора

                    Vs1 = FS.

2. Определить параметры состояния газа перед диафрагмой рк, Тк и ρк по формуле (2).

3. Определить коэффициенты α и σ (по номограммам рис. 1 и рис. 2).

4. Вычислить объемный расход газа через диафрагму  по формуле (1).

5. Вычислить коэффициент влажности воздуха λφ по формуле (5).

6. По формулам (3) и (4) определить массовую  и объемную производительность  компрессора, по формулам (6), (7) и (8) вычислить объемную производительность компрессора , рабочий объем, описываемый поршнем первой ступени за единицу времени , и коэффициент рабочего объема λ.

7. Произвести расчеты по позициям 7 – 24.

8. К отчету приложить схему экспериментальной установки и обработанные индикаторные диаграммы ступеней.

 


Контрольные вопросы

 

1. Как измеряется объемная производительность компрессора?

2. Что такое коэффициент влажности всасываемого воздуха?

3. Как определяется объемная производительность, приведенная к начальным условиям?

4. Что понимается под стандартными условиями?

5. Как определяется коэффициент объемного расхода ступени?

6. С какой целью записываются индикаторные диаграммы ступеней компрессора?

7. Как определяется адиабатная мощность многоступенчатого компрессора?

8. Какая разница между адиабатным КПД и индикаторным адиабатным КПД компрессора?

9. Как определяется коэффициент эффективности всасывания?

10. По индикаторной диаграмме объясните составные элементы рабочего процесса компрессора.

11. Как определяется масштаб индикаторной диаграммы?

12. В скольких точках лабораторного стенда производится измерение температуры и давления?

13. От чего зависит давление на выходе компрессора?

14. Опишите последовательность операций при пуске компрессора.


 

Поделись с друзьями