Объемный кпд компрессора: Расход мощности и кпд компрессора

Содержание

Расход мощности и кпд компрессора

Энергетическую эффективность работы компрессоров принято оценивать так называемым условным энергетическим КПД. Он представляет собой отношение мощностей эталонных (наиболее эффективных) компрессоров данного типа к действительной мощности данного компрессора.

Если компрессор работает с интенсивным охлаждением, эталонным является изотермический процесс сжатия с минимальным количеством затрачиваемой энергии. То условный КПД компрессора называется изотермным:

где L_В, N_В – работа и мощность на валу компрессора.

В компрессорах не имеющих специального охлаждения, отвод тепла от сжимаемого газа очень мал. За эталонный процесс для подобных компрессоров принимают адиабатный, а КПД компрессора в этом случае называют адиабатным и определяют как:

Работа L_В или мощность N_В на валу компрессора расходуется главным образом на сжатие и перемещение газа L

И, N_И и преодоление трений в механизме движения компрессора L_ТР, N_ТР.

Уравнение КПД с учетом потерь на трение можно представить в виде:

Отношение N_ИЗ/N_И называют изотермным индикаторным КПД _ИЗ.И. Он отражает термодинамическое совершенство сжатия газа в компрессоре.

Отношение:

называют механическим КПД _мех.Этот коэффициент отражает совершенство механизма движения компрессора. Следовательно, изотермный КПД компрессора равен:

_из=_из.и_мех.

По аналогии, адиабатный КПД компрессора:

_ад=_ад.и_мех.

Таким образом, расход мощности на валу компрессора при изотермическом процессе может быть определён в виде:

(16)

где Q – объём газа, всасываемого компрессором в единицу времени, м³/с.

Работа на валу компрессора при политропическом процессе сжатия отличается только на величину механических потерь. Тогда расход мощности на валу компрессора можно определить по следующей формуле:

(17)

Обычно КПД компрессоров, которые наиболее часто применяются на практике, находятся в пределах: для поршневых компрессоров _из=0,8-0,92; для лопастных компрессоров _ад=0,75-0,85; _мех=0,9-0,96 (на преодоление механического трения в конструктивных узлах: поршень – цилиндр, крейцкопф, уплотнения, подшипники). У Шлипченко:

_из=0,55-0,75; _мех=0,9-0,96.

Расход мощности компрессора с отводом тепла при политропическом сжатии газа практически может приближаться к расходу мощности, соответствующему изотермическому процессу.

Действительный рабочий процесс в компрессоре отличается от теоретического (причины по которым это происходит, мы указывали ранее). Так в действительности в пространстве между поршнем и крышкой цилиндра остаётся газ в то время, когда поршень достигает своего крайнего положения. Это положение называют мёртвым, а объём пространства, в котором задерживается газ, называется вредным пространством. Обычно объём вредного пространства составляет от 2 до 7% рабочего объёма цилиндра.

Рассмотрим диаграмму действительной работы компрессора (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма действительной работы компрессора

Вследствие того, что во вредном пространстве V₀ газ оказывается сжатым до давления р₂, всасывание его в цилиндр начинается не тогда, когда поршень сдвинется с мёртвой точки, а только после того, когда газ расширится в цилиндре, заняв объём V₀`, и давление его снизится до р₁. Только после этого в точке 1 начинается всасывание. Отсюда видно, что вредное пространство отрицательно сказывается на подаче компрессора. Отношение фактически засасываемого объёма газа к теоретическому называют объёмным коэффициентом полезного действия (КПД) компрессора: ₀=V₁`/V₁.

В связи с тем, что в реальном компрессоре подъём клапанов и движение газа в соединительных клапанах связано с преодолением соответствующих гидравлических сопротивлений, фактическое давление газа при всасывании снижается до давления меньшего, чем р

1 (линия 1 – b – 2), а при нагнетании давление повышается больше, чем до р₂ (линия 3 – а – 4). Линия 1 – 2 – линия атмосферного давления, а линия 3 – 4 – линия конечного сжатия.

Вследствие утечек и нагрева газа при его движении через всасывающие клапана действительная степень наполнения  цилиндра компрессора меньше его объемного КПД ₀.

Отношение объёмна газа, поданного компрессором, к объёму описанному поршнем называется степенью наполнения , которая обычно составляет 92 – 98% объёмного КПД:  = ₀ – 0,04.

При изотермическом процессе объёмный КПД определяют по формуле:

(18)

При политропическом процессе:

(19)

Из этих зависимостей видно, что объёмный КПД компрессора тем меньше, чем больше вредное пространство Е и степень сжатия (Е = s

0/s, где s₀ – ход поршня соответствующий вредному пространству, s – ход поршня на всасывание и нагнетание).

Т. о., относительное значение вредного пространства в долях хода поршня определяется соотношением: Е = so/s .

На практике: 0,02 < E < 0,08.

Подача компрессора одинарного действия, отнесённая к условиям всасывания определяется следующим образом:

(20)

Подача компрессора двойного действия:

(21)

где F – площадь поршня, f – площадь штока, n –частота вращения вала компрессора.

Средняя скорость поршня определяется по уравнению:

C_п= 2s  n/60,

где 2s – путь, проходимый поршнем за 1 оборот коленчатого вала.

Объемный КПД в компрессоре Калькулятор

✖Объем всасывания – это объем хладагента, всасываемого компрессором во время такта всасывания.ⓘ Объем всасывания [V_s]

Акр-футАкр-фут (исследование США)Акко-дюймовыйБочка (масло)Бочка (UK)Ствол (США)Ванна (библейский)Совет для ногКабина (библейский)СантилитрКентум кубический футКор (библейский)шнурКубический Ангстремкубический сантиметркубический дециметркубический футкубический дюймКилометры CubicКубический метрКубический Mileкубический миллиметркубический ярдКубок (метрический)Кубок (Великобритания)Кубок (США)ДекалитрДецилитрДестистерДекастерДесертная ложка (Великобритания)Десертная ложка (США)драхмаКапляFemtoliterЖидкость Унция (Великобритания)Жидкость Унция (США)Галлон (Великобритания)Галлона (США)гигалитрГилл (Великобритания)Гилл (США)ГектолитрHin (библейский)хогсхедГомер (библейский)Сто кубический футкилолитрЛитрLog (библейский)мегалитрМикролитрМиллилитрMinim (Великобритания)Minim (США)нанолитрPetaliterпиколитрПинта (Великобритания)Пинта (США)Кварта (Великобритания)Quart (США)StereСтоловая ложка (метрическая)Столовая ложка (Великобритания)Столовая ложка (США)Таза (испанский)Чайная ложка (метрическая)Чайная ложка (Великобритания)Чайная ложка (США)тералитрTon РегистрацияТунОбъем Земли

+10%

-10%

✖Рабочий объем поршня — это объем, охватываемый поршнем, когда он перемещается из верхней или внутренней мертвой точки в нижнюю или внешнюю мертвую точку. ⓘ Рабочий объем поршня [V_p]

+10%

-10%

✖Объемный КПД – это отношение объема воздуха / заряда, втянутого в цилиндр (ы) во время такта всасывания, к общему смещению всего цилиндра (ов) при атмосферном давлении.

ⓘ Объемный КПД в компрессоре [VE]

⎘ копия

👎

Формула

сбросить

👍

Объемный КПД в компрессоре Решение

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок

Объем всасывания: 20 Кубический метр –> 20 Кубический метр Конверсия не требуется
Рабочий объем поршня: 10 Кубический метр –> 10 Кубический метр Конверсия не требуется

ШАГ 2: Оцените формулу

ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода

2 –> Конверсия не требуется

< 12 Основная формула Калькуляторы

Давление всасывания с учетом степени сжатия

Идти Давление всасывания = Давление нагнетания хладагента/Степень сжатия

Давление нагнетания с учетом степени сжатия

Идти Давление нагнетания хладагента = Степень сжатия*Давление всасывания

Степень сжатия при заданном давлении

Идти Степень сжатия = Давление нагнетания хладагента/Давление всасывания

Объем рабочего объема поршня при заданном объемном КПД компрессора

Идти Рабочий объем поршня = Объем всасывания/Объемная эффективность

Объем всасывания с учетом объемного КПД компрессора

Идти Объем всасывания = Объемная эффективность*Рабочий объем поршня

Объемный КПД в компрессоре

Идти Объемная эффективность = Объем всасывания/Рабочий объем поршня

Рабочий объем поршня с учетом коэффициента зазора

Идти Рабочий объем поршня = Объем клиренса/Коэффициент зазора

Объем клиренса с учетом коэффициента клиренса

Идти Объем клиренса = Коэффициент зазора*Рабочий объем поршня

Коэффициент зазора в компрессоре

Идти Коэффициент зазора = Объем клиренса/Рабочий объем поршня

Объем всасывания с учетом степени сжатия

Идти Объем всасывания = Степень сжатия*Объем разряда

Объем нагнетания с учетом степени сжатия

Идти Объем разряда = Объем всасывания/Степень сжатия

Степень сжатия при заданном объеме

Идти Степень сжатия = Объем всасывания/Объем разряда

Объемный КПД в компрессоре формула

Объемная эффективность = Объем всасывания/Рабочий объем поршня
VE = V_s/V_p

Что такое объемный КПД компрессора?

Объемный КПД представляет собой эффективность цилиндра компрессора для сжатия газа. Его можно определить как отношение объема фактически доставленного газа к рабочему объему поршня, скорректированному на температуру и давление всасывания.

Copied!

Объемный КПД поршневого компрессора | Технический блог Compass

17.12.2019 |

Часть 3 нашей серии блогов, состоящей из 6 частей,

Что вам нужно знать о поршневых газовых компрессорах

Рэнди Фрэниэл, старший менеджер по работе с клиентами Compass, Канада

Целью управления и эксплуатации поршневого газового компрессора является эффективность: сжатие наибольшего объема газа с наименьшими затратами.

Объемный КПД (VE) играет ключевую роль в общей эффективности компрессора, но эта область недостаточно изучена в отрасли. VE можно определить как отношение общего объема газа в цилиндре к смещению, которое фактически обеспечивает поршень.

На VE могут влиять несколько факторов, но наиболее важным является повторное расширение газа, попавшего в зазорное пространство от предыдущего хода поршня. По сути, есть объем газа, который вы сжимаете, декомпрессируете, сжимаете, декомпрессируете — снова и снова.

Хорошая конструкция цилиндра с минимальным базовым зазором будет иметь VE в диапазоне от среднего до высокого – 70%. Если объемная эффективность падает ниже 40%, оборудование может демонстрировать то, что мы в отрасли называем 9.0007 трепетание клапана . Это когда пластины клапанов компрессора внутри клапанов не полностью открываются или закрываются при ударе.

Чтобы представить себе эффект трепетания клапана, представьте себе удар бейсбольной битой по металлическому шесту. Когда летучая мышь ударяется о шест, вверх по бите распространяется высокочастотная вибрация. Это происходит потому, что летучая мышь не достигает полной остановки при первом ударе о шест, а лишь немного подпрыгивает. Флаттер клапана — это эффект отскока, и он является одной из основных причин плохой работы компрессионного оборудования. Это также способствует снижению надежности узла, увеличению нагрузки на клапан и его повреждению с течением времени, а также вызывает дополнительный износ пластин и пружин.

Как повысить объемную эффективность устройства? Если вы не ограничены в лошадиных силах и вам нужно контролировать мощность, первое изменение, на которое я обычно обращаю внимание, — это изменение рабочей скорости. Это может как улучшить VE, так и уменьшить износ машины, поскольку скорость поршня снижается.

Различная рабочая скорость может решить проблему неудовлетворительного VE в операционном блоке, но правильный выбор размера вашего оборудования в первую очередь работает даже лучше.

Если вы выберете цилиндр, который слишком велик для имеющейся мощности водителя, вам потребуется добавить дополнительный зазор для разгрузки цилиндра в соответствии с доступной мощностью. Выбор слишком большого цилиндра и необходимость разгрузки или добавления зазора снизит VE. Здесь в игру вступает опыт.

Существуют буквально тысячи комбинаций рам, длины хода, размеров цилиндров и числа оборотов привода, которые можно использовать для любого применения. Знание того, как применить все эти комбинации для наилучшего соответствия приложению, приведет к лучшему дизайну и более высокой VE.

Финансовые последствия плохого VE значительны. Флаттер клапана может легко стоить одного или двух дней простоя в год, что приводит к огромным затратам производителя из-за упущенной выгоды. Повышение рейтинга VE со среднего до более высокого может увеличить расход газа на 1–2 % и продлить общий срок службы оборудования.

Чем ниже объемный КПД, тем больший объем газа вы сжимаете снова и снова. Время, затраченное на этапе проектирования для максимизации объемной эффективности, обеспечивает значительную отдачу от инвестиций.

Характеристики цилиндров

Зайдите сюда в январе, чтобы прочитать мой четвертый блог из этой серии: Мой подход к выбору компрессора и выпуск №1, за которым я слежу.

Если у вас есть вопросы или вам нужна дополнительная информация,

, пожалуйста, свяжитесь с автором, Рэнди Франиэлем, по телефону 1-855-262-2487.

Объемный КПД компрессора

Объемный КПД компрессора является мерой отклонения от объемной пропускной способности компрессора. Математически объемный КПД определяется отношением фактического объема всасываемого воздуха к рабочему объему цилиндра.

ОБЪЕМНЫЙ КПД:

Объемный КПД компрессора является мерой отклонения от объемной производительности компрессора. Математически объемный КПД определяется отношением фактического объема всасываемого воздуха к рабочему объему цилиндра. В идеале объем всасываемого воздуха должен быть равен рабочему объему цилиндра, но в действительности это не так. Практически объемный КПД составляет от 60 до 90%. Объемная эффективность может быть общей объемной эффективностью и абсолютной объемной эффективностью, как указано ниже.

Здесь условия свободного воздуха относятся к стандартным условиям. Состояние свободного воздуха можно принять за 1 атм или 1,01325 бар и 15oC или 288K. необходимо учитывать наличие свободного воздуха, поскольку в противном случае нельзя сравнивать различные компрессоры с использованием объемной эффективности, поскольку удельный объем или плотность воздуха варьируются в зависимости от высоты. Можно видеть, что компрессор на исходном уровне (уровень моря) должен создавать большую массу, чем тот же компрессор на большой высоте. Эта концепция используется для определения производительности компрессора по свободному воздуху 9.0005

доставка (FAD). «Бесплатная подача воздуха — это объем подаваемого воздуха, приведенный к условиям свободного воздуха». В случае воздуха подача свободного воздуха может быть получена с использованием уравнения идеального газа, как ‟за цикл компрессором. Абсолютный объемный КПД можно определить, используя условия NTP вместо условий на открытом воздухе.

Здесь Vs — рабочий объем = V1–V3, а Vc — клиренс = V3

9 0005

Объемный КПД зависит от давления и температуры окружающей среды, давления и температуры всасывания, отношение зазора к рабочему объему и предельные значения давления.