Обработку полученных результатов начинают с построения индикаторной диаграммы (рисунок 5).
SHAPE \* MERGEFORMAT
Рисунок 5 – Экспериментальная индикаторная диаграмма
По оси ординат откладывают абсолютное давление. Для удобства построения сначала наносится линия барометрического давления. Вверх от нее откладывается величина абсолютного давления в нагнетательном трубопроводе (), а вниз – во всасывающем (). Значение давлений и рассчитываются по уравнениям:
(2.3)
, (2.4)
где – величина барометрического давления, Па;
– средняя величина измеренного давления, создаваемого компрессором, Па.
– средняя величина разряжения, создаваемого компрессором.
При построении диаграммы рекомендуется придерживаться следующего масштаба: 1 см – Па.
Величины давления и обозначаются горизонтальными линиями.
По оси абсцисс откладываются размеры вредного пространства и ход поршня:
– длина вредного пространства (принять равной 2 мм);
– ход поршня, соответствующий моменту открытия нагнета-тельного клапана, мм;
– ход поршня, соответствующий моменту открытия всасыва-ющего клапана, мм.
Для вычислений значений и воспользоваться соотноше-ниями:
(2.5)
, (2.6)
где – полный ход поршня (равен 45 мм);
– угол поворота коленчатого вала компрессора, соответствую-щий моменту открытия нагнетательного клапана;
– угол поворота коленчатого вала компрессора, соответствую-щий моменту начала открытия всасывающего клапана.
Точки пересечения горизонтальных линий абсолютного давления в нагнетательном и всасывающем трубопроводах с соответствующими вертикальными линиями, характеризующими ход поршня, соединяются прямыми линиями. При этом получается индикаторная диаграмма поршневого компрессора, несколько отличающаяся от действительной.
При нанесении точек, отвечающих значениям , , , , на ось абсцисс масштаб расстояний следует увеличить вдвое, т.е. 1 мм хода поршня равен 2 мм на графике.
Теоретически процессы сжатия (1–2) и расширения (3–4) в компрессорах и двигателях внутреннего сгорания рассматриваются как адиабатические. Реальные процессы сопровождаются теплообменом и идут по политропе. В расчетах обычно пользуются средними величинами показателей политропы, значения которых лежат в интервале 1<n<k.
В данной работе, после построения индикаторной диаграммы, необходимо определить средние величины показателей политроп сжатия – и расширения – .
Для этого можно воспользоваться уравнением, связывающим параметры газа в политропном процессе:
. (2.7)
Если уравнение (2.7) прологарифмировать и полученное выраже-ние разрешить относительно n, то получим:
. (2.8)
Т.е. из соотношения (2.8) можно рассчитать показатель политропы n.
Политропа процесса сжатия газа в компрессоре находится из выражения
, (2.9)
где и – абсолютные давления во всасывающем и нагнетатель-ном трубопроводах компрессора;
– объем, соответствующий точке 2 на индикаторной диаграмме (см. рисунок 5);
– объем, соответствующий точке 1 на индикаторной диаграмме.
Политропу процесса расширения газа можно определить из уравнения:
(2.10)
где – объем, соответствующий точке 3 на диаграмме;
– объем, соответствующий точке 4.
Объемы находят умножением хода поршня на площадь цилиндра компрессора:
, (2.11)
где d – диаметр компрессора (40 мм).
Тогда
; (2.12)
, ; (2.13)
; (2.14)
, . (2.15)
Так как в компрессоре сжимается воздух, то надо сравнить показатели политроп, полученные экспериментально, с показателем адиабаты воздуха (k =1,4).
Контрольные вопросы
1. Компрессоры – это…
2. Основные виды компрессоров, их достоинства и недостатки.
3. Принципиальное устройство поршневого компрессора.
4. Индикаторная диаграмма работы компрессора.
5. РV- и TS-диаграммы политропного процесса.
6. Вредное пространство.
7. Сравнение адиабатного и политропного сжатия в компрессоре.
8. Распределение компрессоров по степени сжатия.