WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Таким образом, параметры пружин и самодействующих клапанов являются определяющими величину потери работы, зависящей от своевременности открытия и закрытия клапана.

При изменении частоты вращения двигателя конструкция компрессора не усложняется устройством специальных регулирующих органов. Понижение производительности не вызывает перераспределения отношения давлений между ступенями при многоступенчатом сжатии, что позволяет регулировать производи­тельность в самых широких пределах, ограниченных лишь возможно­стями привода.

При снижении частоты вращения коленчатого вала происходит пропорциональное снижение средней скорости поршня и скорости газа в клапане, в результате уменьшается критерий скорости потока газа в клапане.

Безразмерная теоретическая потеря работы в клапане

, (11)

где – показатель адиабаты, – угол, при котором открывается клапан; – критерий скорости потока газа в клапане; – скорость потока газа в клапане; – скорость звука,, определяемая по формуле для условий:

. (12)

Для клапана, открытого на протяжении всего хода поршня ():

. (13)

На индикаторной диаграмме (рис. 4) снижение потерь работы отображается приближением к линиям номинальных давлений всасывания и нагнетания с меньшей частотой вращения коленчатого вала (штриховая линия).

Штриховая линия сжатия имеет больший наклон в сторону изотермы, чем линия сжатия при большей частоте вращения коленчатого вала, n > n. Это означает, что показатель политропы при снижении частоты вращения уменьшается за счет лучшего охлаждения газа в цилиндрах и в холодиль­никах, вызванного увеличением периода цикла сжатия.

Рис. 4. Индикаторные диаграммы при различной частоте вращения коленчатого вала

Удельная работа сжатия в политропическом цикле идеального газа определяется по формуле

, (14)

где R – газовая постоянная, для воздуха 287 Дж/кг·К; Т1 – начальная температура воздуха, К; n – показатель политропы; р1 и р2 - начальное и конечное давления сжатия, Па.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала общая мощность компрес­сора уменьшается пропорционально уменьшению производительности.

В третьей главе рассмотрены аналитические исследования энергосберегающих технологий при эксплуатации компрессорных установок. Для этого проанализированы существующие системы воздухораспределения в поршневых компрессорах и дан краткий анализ их работы, на основании чего произведено теоретическое обоснование основных параметров клапана. Необходимо более подробно рассмотреть вопросы, касающиеся силы упругости пружины:

, (15)
где – постоянная пружины, численно равная силе упругости пружины при единичной деформации, Н/м; – высота подъема клапанной пластины, м; – деформация предварительного натяга пружины, м.

С использованием критерия скорости и уравнений относительных потерь во всасывающих и нагнетательных клапанах произведен расчет эквивалентной площади клапана, приведенной силы упругости пружин и силы их давления в открытом состоянии клапана для оппозитных компрессоров 4ВМ10-100/8. Оптимальная работа клапана, с точки зрения своевременности открытия и закрытия, зависит от правильного выбора условия коммутации, которое принимаем как коэффициент коммутации:

, (16)

где – минимальное значение относительного перепада давления в клапане, требуемого для преодоления силы упругости пружины при полностью открытом клапане; – наибольшее теоретическое значение относительной потери давления в полностью открытом клапане.

По методике, изложенной в трудах Френкеля М.И. и Пластинина П.И., произведен расчет пружин клапанов, и результаты расчета сведены в табл. 1.

Как видно из формулы (4), при расчете учитываются перепад и потери давления в клапане, обусловленные наличием потока газа и определяющие условия закрытия клапана, для всасывающего клапана точка b и для нагнетающего точка d на рис. 5.

Рис. 5. Реальная индикаторная

диаграмма работы поршневого

компрессора

На основании аналитических исследований представлено семейство графических характеристик пружин с различными постоянными жесткости (рис. 6), причем >>. Точка А определена расчетной силой давления пружины по оси ординат, а по оси абсцисс – величиной сжатия пружины, равной высоте подъема клапанной пластины. Точки , , соответствуют деформации предварительного натяга пружины, обеспечивающей при соответствующей постоянной жесткости пружины расчетную силу давления пружины. Силы предварительного натяга пружин, определяющие момент открытия клапана, будут отличаться по величине для пружин с различными постоянными жесткости.

Таблица 1

Расчет приведенной силы упругости и силы давления пружины

Параметр

Обозначение

I ступень

II ступень

всасывающие клапаны

нагнетательные клапаны

всасывающие клапаны

нагнетательные клапаны

Температура

, К

293

413

350

413

Скорость звука

, м/с

343,23

407,50

375,14

407,50

Допустимая условная скорость газа

, м/с

51,49

61,13

56,27

61,13

Площадь поршня

, м2

0,302

0,302

0,107

0,107

Количество клапанов

3

3

2

1

Эквивалентная площадь клапана

, см2

71,63

60,34

35,01

64,46

Коэффициент коммутации

0,2

0,2

0,2

0,2

Минимальное значение относительного перепада давления

0,04

0,05

0,04

0,05

Максимальное значение относительного перепада давления

0,008

0,001

0,008

0,01

Номинальное давление газа

, Па

100 000

370 000

370 000

900 000

Минимальный перепад давления

, Па

800

3 700

2 960

9 000

Коэффициент давления потока

1,06

1,06

1,06

1,06

Приведенная сила упругости пружины

, Н/м2

852

3 940

3 152

9 584

Ширина канала седла

ас,м

0,004

0,004

0,004

0,004

Площадь канала седла длиной 165 мм

, м2

0,00066

0,00066

0,00066

0,00066

Площадь канала седла длиной 128 мм

, м2

0,000512

0,000512

0,000512

0,000512

Расчетная сила давления пружины

, Н

0,56

2,6

2,08

6,33

, Н

0,44

2,02

1,61

4,91

Принятая сила давления пружины

, Н

0,84

3,90

3,12

9,50

, Н

0,66

3,03

2,42

7,37

Разработанный автором стенд (см. рис.7), позволит определить по диаграммам, отображающим в реальном времени, эффективное сечение клапана и перепад давления на клапане в момент срабатывания клапана.

Рис. 6. Характеристики пружин с различными постоянными >>

Момент срабатывания определяется по сигналу оптического преобразователя. Уровень освещенности оптического датчика позволит визуально наблюдать динамику клапана. Это дает возможность экспериментально определить постоянную пружины и ее предварительный натяг из условия своевременного открытия клапана, для всасывающего клапана – точка a и для нагнетающего – точка c на рис. 5.

Рис. 7. Схема стенда для продувки клапанов:

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»