§ 15.1. РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС В ЦИЛИНДРЕ КОМПРЕССОРА

Чередование этапов рабочего процесса в поршневом компрессоре такое же, как в поршневом насосе. Однако при нагнетательном ходе поршня газ сначала сжимается до тех пор, пока давление в рабочей камере не достигнет значения, достаточного для открытия нагнетательного клапана.

На индикаторной диаграмме (рис. 15.1, а) точка а соответствует закрытию всасывающего клапана, b - открытию нагнетательного клапана, с - закрытию нагнетательного и d - открытию всасывающего клапана. Линия daсоответствует процессу всасывания, ab - сжатия, bc - выталкивания, cd - расширения остатка газа.

Рис. 15.1. Диаграммы рабочего процесса поршневого компрессора

Изменение давления всасывания и выталкивания (волнистые линии) является следствием двух влияний: переменного перепада давления в клапане и пульсаций потока во всасывающей и нагнетательной линиях. В начале открытия всасывающего клапана вследствие малой щели наблюдается значительное снижение давления (до точки M₁).В начале выталкивания давление по той же причине, наоборот, повышается (до точки М₂). Если клапан полностью открыт, то потери давления в клапане непостоянны потому, что скорость газа в нем изменяется, следуя переменной скорости поршня. Поэтому даже при постоянном давлении во всасывающем и нагнетательных патрубках линии всасывания и выталкивания индикаторной диаграммы отклоняются от горизонтальных прямых.

Изобары р_н и р_к, проведенные на диаграмме, соответствуют средним давлениям в патрубках компрессора. Когда клапан открыт, колебание внешнего давления распространяется на полость цилиндра. Это влияет на скорость течения газа через клапан и отражается на кривой давления. Поэтому точки а и с могут располагаться как на изобарах, так и ниже или выше их в зависимости от фазы пульсации газа в крайнем положении поршня.

Линии сжатия и расширения - политропы с переменным показателем, что наглядно показано на диаграмме s, Т(рис. 15.1, 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>kв начале сжатия до пk).Дальнейшее расширение газа сопровождается нарастающим подводом тепла к газу, и процесс приближается к изотермическому (п < k) ^[XXIX].

С увеличением частоты вращения вала компрессора процессы сжатия и расширенияприближаются к адиабатическим, так как теплообмен проявляется слабее.