Степень сжатия газов в компрессорах
Известно, что производительность компрессора зависит от степени сжатия газа в рабочих камерах. Степенью сжатия называется отношение давления газа после сжатия к давлению до сжатия (Р2 Ру). Чем больше степень сжатия, тем меньше производительность компрессора. При многоступенчатом сжатии степень сжатия газа в каждой ступени уменьшается, следовательно, производительность компрессора увеличивается. Предположим, что газ необходимо сжать от 101 до 1520 кПа (1—16 ат). Если егс сжимать в одноступенчатом компрессоре, степень сжатия Р Pi =16. При сжатии газа в двухступенчатом компрессоре в первой ступени до 405 кПа (4 ат) и во второй до 1620 кПа (16 ат) степень сжатия в каждой камере будет равна 4. Таким образом, при двухступенчатом компрессоре степень сжатия уменьшается в 4 раза и производительность компрессора должна соответственно возрасти. [c.24]
Двухроторный компрессор типа Руте представляет собой бесклапанную машину объемного типа.
Регулирование дросселированием возможно в одноступенчатых компрессорах путем установки клапана на всасывающей трубе. При чрезмерном давлении газа в газосборнике клапан опускается и перекрывает всасывающую трубу.
Наконец, к числу достоинств многоступенчатых компрессоров нужно отнести высокий объемный коэффициент полезного действия, обусловленный более низкими степенями сжатия газа в отдельных ступенях. [c.144]
Степень сжатия газа в одной ступени компрессора обычно невелика, поэтому в общем кожухе машины на одном валу размещают нескольке колес. Так, по выходе из направляющего аппарата 2 (рис. П1-7, а) газ обратным каналом 3 подводится ко второму колесу. Пройдя последовательно все ступени, сжатый газ уходит в нагнетательный газопровод. Скорость выхода газа из последнего направляющего аппарата все же достигает часто 50 м/с, поэтому для понижения ее до уровня скорости в газопроводе кожух машины делается спиральным и заканчивается расширяющим коническим патрубком (угол конусности 6-8 ).
ПО диаграммам состояния. По ним МОЖНО определить упругость паров при данной температуре, давление перегретых паров (газовой фазы) при данных условиях, удельный объем и плотность жидкой, паровой и газовой фаз, их теплосодержание (энтальпию), теплоту парообразования, степень сухости и влажности паров, работу сжатия газа компрессором и повышение температуры при сжатии, эффект охлаждения жидкости и газа при снижении давления (дросселировании), теплоемкость при постоянном давлении или постоянном объеме для жидкой, паровой и газовой фаз, скорость истечения газа из сопел газогорелочных устройств. [c.30]
Для того чтобы установить оптимальные параметры рассчитываемого газопровода, надо прежде всего установить связь между его пропускной способностью, металлоемкостью (т. е. диаметром и толщиной стенки), давлением газа, поступающего в рассчитываемый участок, и перепадом давления на этом участке. При этом следует иметь Б виду, что так как на всех КС давление газа доводится до одинакового первоначального значения, т.
е. до давления газа на стороне нагнетания компрессоров, выбранный перепад давления обусловливает степень сжатия газа компрессорами. [c.75]
В мембранном компрессоре рабочая камера разделена мембраной, зажатой по контуру между крышкой и опорной плитой (рис. 17.2). Клапаны расположены в крышке. Объемный расход газа на входе у таких компрессоров небольшой (менее 2 м мин), но степень повышения давления в одной ступени очень высокая (е до 25). Поэтому их обычно используют в качестве дожимных после предварительного сжатия газа компрессорами других видов.
Степень сжатия газа после детандера в компрессоре, работающем на одном валу с детандером 1,25 1,25 1,5 1,25 1,25 1,5 1,25 [c.193]
Степень сжатия газа (отношение давлений в начале и конце этого процесса) жестко задана геометрией винтового компрессора, т. е. соотношением размеров корпуса, роторов, профилей зубьев. Она называется внутренней (или геометрической) степенью сжатия и обычно вносится в паспорт компрессора.
[c.52]
Наличие капельной влаги в газе неблагоприятно сказывается на работе компрессора, поскольку за счет выделения теплоты сжатия газа и трения происходит испарение капель. Это сопровождается дополнительным повышением степени сжатия в компрессоре вследствие возрастания конечного давления при испарении капель объем рабочего тела резко увеличивается. В результате понижаются Хо и производительность компрессора. Кроме того, испарение капель сопровождается возникновением локальных (в точках испарения капель) термических напряжений на стенках цилиндра — появляется усталость металла, снижается долговечность работы компрессора. Наконец, потребитель по условиям технологии может потребовать удаления капель из газа. Этим целям и служат влагоотделители (сепараторы), выводящие сконденсировавшуюся влагу из газовой системы. Заметим, что одновременно происходит и удаление капель смазочного масла, так что эти сепараторы по существу являются влагомаслоотделителями. [c.
344]
Затраты энергии на перемешивание рассчитываются по известным величинам V и Ар (либо по степени сжатия газа), как это было показано в гл.4. В частности, при небольших гидравлических сопротивлениях Ар, значительно уступающих абсолютным давлениям газа, мощность компрессора (газодувки, вентилятора) определяется по формуле (4.31)
Наиболее экономичным, простым и надежным является способ регулирования путем присоединения к цилиндру компрессора дополнительных вредных пространств. С этой целью крышка цилиндра делается пустотелой и ее полость разделяется на ряд ячеек, из которых каждая может быть присоединена к цилиндру посредством клапана, открывающегося вручную или автоматически. На рис. И1-6, 6 показан вид индикаторной диаграммы (изображена сплошными линиями) после присоединения к нормальному объему вредного пространства увеличенного объема / 5д (вид диаграммы до присоединения изображен пунктирными линиями). Вследствие увеличения объема вредного пространства всасывание газа будет происходить не на пути а на меньшем пути т.
Характеристика осевого компрессора (Я—V) отличается крутым падением нисходящей ветви (малым изменением производительности при резком изменении напора), а также резким падением коэффициента полезного действия Яа при отклонении от оптимального режима. Особенностью осевого компрессора является также большая неустойчивая зона (75—90% от расчетной производительности). На рис. 111-11 представлена универсальная характеристика осевого компрессора, причем по оси ординат отложена степень сжатия газа р /ри а по оси абсцисс — произво-
Степень сжатия газа, зависящая от отношения объемов полости А в начале и конце процесса, достигает в современных машинах 12—15 производительность машины превышает 8 м /с.
Частота вращения роторов находится в пределах 1000— 10 ООО об/мин окружные скорости превышают 150 м/с, благодаря чему винтовые компрессоры весьма компактны. Объемный коэффициент полезного действия компрессора слабо зависит от степени сжатия газа, возрастая с увеличением числа оборотов [c.162]
Пластинчатые компрессоры по сравнению с поршневыми значительно проще по устройству, требуют в 5—6 раз меньшей площади, непосредственно соединяются с электродвигателем, имеют равномерную подачу, небольшой вес и не нуждаются в тяжелых фундаментах. В отличие от центробежных машин они могут быть построены для малых и средних производительностей, имея при этом более высокий коэффициент полезного действия, а также слабую зависимость напора от производительности. Недостатками пластинчатых компрессоров являются ограниченная степень сжатия газа (3—4), более низкий механический коэффициент полезного действия, высокая точность изготовления. [c.168]
Компрессоры с двумя вращающимися поршнями проще поршневых по устройству при большей компактности, меньшем весе и равномерной подаче.
Подобно центробежным, осевым и винтовым машинам они не имеют внутренней смазки, но при этом не требуют для своего изготовления высококачественных материалов и часто имеют более высокий коэффициент полезного действия. Они, однако, не допускают степени сжатия газа более 1,2—2,0 из-за увеличения утечки газа и падения величины г)ад. [c.168]
При поддержании заданного вакуума в аппарате непрерывного действия объем отсасываемого газа Vо, равный объему выделяющихся по ходу технологического процесса газов и подсасываемых извне через неплотности, не изменяется во времени. Мощность на валу вакуум-насоса также постоянна во времени и определяется по формулам, приведенным ранее для компрессоров, причем = 0,85—0,95. Заметим, что эта мощность несколько выше для машин с перепуском, поскольку в данном случае теряется работа расширения перепускаемого количества сжатого газа. В период же вакуумирования сосуда вследствие непрерывного изменения степени сжатия газа указанная мощность тоже из.
Во избежание значительного понижения объемного к. п. д. компрессора и недопустимого повышения температуры в нем степень сжатия газа в цилиндре компрессора не должна превышать некоторого предела. В одноступенчатых поршневых компрессорах с охлаждающими водяными рубашками отношение pg/pi обычно составляет 3—5. [c.54]
Из выражения (П1.5) следует, что объемный коэффициент полезного действия компрессора падает с увеличением объема вредного пространства и с ростом степени сжатия pjpi- По этой причине стремятся при проектировании компрессоров к возможному уменьшению величины е на практике е,, = 0,03—0,08. В зависимости от интенсивности охлаждения цилиндра (особенно его крышки) т = 1,2—1,35. Заметим, что работа расширения остатка газа незначительно превышает работу его сжатия, поэтому влиянием объема вредного пространства на расход энергии для сжатии газов в компрессорах обычно пренебрегают.
Наконец, высокие степени сжатия газа влекут за собой не только падение но сопряжены с повышением температуры газа и ухудшением условий смазки рабочей поверхности цилиндра, а также, как [c.139]
Можно представить себе некоторую предельную степень сжатия газа, приблизительно равную отношению У У , при которой компрессор перестанет подавать сжатый газ в нагнетательный патрубок, а будет только сжимать его до величины объема мертвого пространства У при движении поршня влево, а при движении поршня вправо сжатый газ из мертвого пространства будет расширяться как раз до давления Р , после чего процессы сжатия и расширения одной и той же порции газа будут повторяться [c.164]
Для получения высоких степеней сжатия используют многоступенчатые компрессоры, в которых сжатый в первой ступени газ затем сжимается во второй ступени, в третьей и т. д. Очевидно, что итоговая степень сжатия в п ступенях компрессора при одинаковой степени сжатия (Рз/Р ) в каждой ступени составит величину (Р2/Р1)».
Так, например, при Р2/Р1 = 5 и л = 4 финальная степень сжатия газа на выходе из четвертой ступени будет равна 5 = 625. [c.165]
Угол закрутки зубьев ведущего ротора. Углом закрутки называется угол, на который развернут торец винтовой части со стороны нагнетания по отношению к торцу со стороны всасывания. Величины углов на ведущем роторе выбираются в пределах 260—310°. В последнее время наметилась тенденция к увеличению этих углов [7], что позволяет повысить геометрическую степень сжатия в компрессоре, увеличить площади окон всасывания и нагнетания, снизить скорости газа в винтовых каналах и тем самым уменьшить потери на трение газа. Однако увеличение угла вызывает сокращение свободного объема парных полостей, так как к моменту начала сжатия полости еще не полностью освобождаются от зубьев на стороне нагнетания [7]. [c.67]
Компрессорами называются нагнетатели, служащие для подачи сжатого воздуха или газа под избыточным давлением более 0,2—0,3 МПа.
Повышенная степень сжатия в компрессорах обусловливает изменение термодинамических условий состояния воздуха или газов. [c.309]
Для получения давления выше 6—8 ат применяют многоступенчатое сжатие. Сущность его состоит в том, что процесс сжатия газа разбивается на несколько последовательных ступеней. В каждой из этих ступеней осуществляется дополнительное сжатие газа, предпа-рительно сжатого в предыдущей степени, а перед поступлением на следующую ступень газ охлаждается в холодильнике. Степень сжатия газа в каждой ступени компрессора пе должна превышать [c.215]
Для получения высокой степени сжатия газа е ис-пстьзуют несколько ступеней компрессора. Конструк-тпзно это обеспечивается установкой на одном валу нс-скольких рабочих колес, располагаемых в одном кор-пу е. В этом случае газ поступает в следующую сту-neib по каналам, образованным лопатками направляю-щ го аппарата. [c.173]
Наиболее простыми по конструкции являются одноступенчатые центробежные компрессоры, на которых холодильники не монтируются.
На рис. 4.24 показан одноступенчатый компрессор, предназначенный для сжатия горячих дымоходных газов с температурой 800°С. Подача компрессора 0,55 м /с, степень сжатия газа у него очень мала е=1,0025. Все детали, соприкасаю [c.175]
Отношение р21р = г называется степенью сжатия газа в компрессоре. Таким образом, для Ло можно записать [c.250]
Для снижения температуры компримируемого хлора его можно охлаждать в специальных холодильниках или путем вспрыскивания во всасывающую линию компрессора заданного количества жидкого хлора [51, 52]. При этом за счет испарения жидкого хлора снижается температура компримируемого хлора, что позволяет достичь более высокой степени сжатия газа при той же его конечной температуре. [c.341]
Пластинчатый компрессор (рис. III-14) состоит из ротора 2, эксцентрично расположенного в корпусе 1 таким образом, что между ними образуется серповидное пространство. В теле ротора по всей его длине сделаны радиальные или наклонные в сторону вращения пазы, в которые свободно вставляются стальные пластинкн вращении ротора пластинки под действием центробежной силы выходят из пазов и плотно прижимаются к внутренней цилиндрической поверхности корпуса и его боковых крышек.
Пластины делят серповидное пространство на замкнутые ячейки, объемы которых в направлении вращения с одной стороны расширяются, а о другой — уменьшаются (пластины при каждом обороте ротора рыходят из пазов и возвращаются в них). Газ, входящий по всасывающему патрубку 4 ъ расширившиеся ячейки, сжимается при вращении ротора и вытесняется в нагнетательный газопровод 5. В точке 6 вытеснение заканчивается, ячейка разобщается с нагнетательным пространством и после расширения остатка газа, благодаря увеличивающемуся объему вновь наполняется всасываемым газом. Зазор между ротором и цилиндром в его нижней части образует вредное пространство. Отношение объема ячейки в момент ее полного расширения к объему в начале всасывания (после расширения остатка) определяет степень сжатия газа, а угол между этими двумя положениями называется углом всасывания. Таким образом, рассматриваемая машина работает по принципу поршневого компрессора газ сжимается в результате уменьшения рабочего объема. Достигаемая на практике степень сжатия газа обычно равна 3—4.
[c.160]
Из выражения (III.5) следует, что объемный коэффициент полезного действия одноступенчатого компрессора «ко падает с увеличением степени сжатия газа рг ру и относительного объема вредного пространства бд. Легко видеть, что при некоторых значениях и р 1р. величина может обратиться в нуль, т. е. весь ход всасывания будет потрачен на расширение объема сжатого газа, вмещаемого вредным пространством поступление свежих порций газа в цилиндр и подача сжатого газа в нагнетательный газопровод прекратятся (кривые сжатия газа и расширения остатка на рис. П1-3 совпадут). Полагая К = 0. можно при заданных значениях определить теоретически достижимые предельные степени сжатия газа (Р2/Я1)прсд- Так, при — 0,05 и т = 1,4 получаем (р2/Р1)гфед = 28,7, т. е. газ может быть сжат от 0,1 до 2,9 МПа. Однако, помимо потери производительности и далеко недостаточной степени сжатия для ряда химических производств, температура сжатого газа была бы в данном случае недопустимо высокой — около 490 °С.
Воздух, имея начальную [c.140]
Для достижения степеней сжатия газов выше 4—6 применяют многоступенчатые компрессоры, сос гоящие из ряда [c.141]
Величины т] з и т]ад зависят главным образом от степени сжатия газа и интенсивности охлаждения компрессора в среднем они колеблются в следующих пределах л з = 0,75—0,85 Т1ад = = 0,85—0,95 т]м = 0,85—0,95. [c.145]
Мшгимальная степень сжатия выпускаемых газотурбинных установок превышает 4. Количество воздуха, необходимого для сжигания топлива трубчатых печей, значительно превышает количество уходящих газов. Поэтому предложена схема интеграции (рис. 82), при которой недостающее для горения топлива трубчатых печей в заданных условиях количество воздуха перед смешением с выхлопными газами газотурбинной установки сжимают в компрессоре до промежуточного давления и направляют на доохлаждение уходящих газов трубчатых печей в теплообменники, установленные последними по ходу уходящих газов.
Эта схема обеспечивает эксплуатацию газотурбинной установки при оптимальной степени сжатия в компрессоре, надежную и экономичную утилизацию тепла уходящих газов трубчатой печи. [c.126]
Рециркуляция водородсодержащего газа осуществляется центробежным компрессором. Использование центробежных компрессоров для рециркуляции водородсодержащего газа обусловлено большим его объемом, большей плотностью газа и меньшей степенью сжатия. Центробежные компрессоры очень надежны в работе и долговечны, благодаря чему на зарубежных уста[новках гидрокрекинга запасные компрессоры обычно отсутствута. [c.110]
В 1969 г. фирмой Borden hemi al Со. был пущен завод мощностью 240 тыс. т/год с одним потоком технологического оборудования, оснащенный турбокомпрессорами. Однако пусковой период завода затянулся почти на полгода, что связано с высокими степенями сжатия газа. При условии реше1шя этих проблем себестоимость производства метанола на этом заводе может оказаться ниже, чем на других заводах, использующих поршневые компрессоры с электроприводом.
[c.54]
Выбор типа компрессора и привода к нему может быть произведен только в результате детальной проработки многих вариантов полной технологической схемы завода. От давления нирогаза на выходе из пиролизной установки зависит степень сжатия при компрессии. Относителшо небольшое повышение конечного давления в пиролизной установке, например от 1,25 до 2 ата, приводит к уменьшению степени сжатия в компрессоре от 32—30 до 20—18, а это влечет за собой снижение расхода энергии на сн атие газа, а также габаритов машин и аппаратов и капиталовложений в компрессоры, тенлообменную аппаратуру, трубопроводы и арматуру на линии всасывания, здания и сооружения цехов компрессии. Однако увеличение давления на выходе из пиролизного реактора предопределяет увеличение среднего давления в зоне пиролиза, а это, как указывалось выше (см. гл. П1), обусловливает уменьшение выходов этилена, а следовательно, уменьшение обш ей производительности завода, увеличение выходов высокомолекулярных углеводородов, увеличение капиталовложений в установку очистки газа и усложнение системы газоразделения (при этом не исключена возможность уменьшения сроков пробега отдельных агрегатов, в том числе и установки компрессии технологического газа, в результате выпадения полимеров).
[c.113]
Для сжатия газа с 1 до 320 ат обычно устанавливаются ше-стиступенчатые компрессоры, для сжатия до 700—1000 ат — семиступенчатые. Обычно степень сжатия газа в одной ступени [c.200]
Для сжатия газа с 1 до 320 ат обычно устанавливаются шестиступенчатые компрессоры, для сжатия до 700—1000 ат — семиступенчатые. Обычно степень сжатия газа в одной ступени поршневого компрессора принимается 2,5—3,5, т. е. давление [c.201]
Порпшевые циркуляционные компрессоры (ПЦК) представляют собой машины двойного действия с сжатием газа в одну ступень и с одним или двумя параллельно работающими цилиндрами Цилиндры не охлаждаются, так как количество выделяющегося тепла незначительно вследствие небольшой степени сжатия газа. [c.292]
Для осуществления циркуляции гавов в аппаратуре блоков, высокого давления применяются циркуляционные газовые компрессоры, называемые также ввиду небольшой степени сжатия газа цир1куляционными газовыми насосами.
[c.141]
Сжатие газов степень — Справочник химика 21
На установках гидроочистки старого типа для сжатия газа всех назначений применялись только поршневые компрессоры, что объясняется, в основном, невысокой мощностью установок. В настоящее время поршневые компрессоры используются тогда, когда невозможно или нецелесообразно применять центробежные компрессоры (если в широких пределах изменяются характеристики газов, нри высоких значениях степени сжатия и низкой производительности). [c.116]Газ в компрессоре сжимается в полостях, образуемых стенкой корпуса и винтовыми впадинами ведущего и ведомого роторов, следующим образом. Винтовые впадины роторов заполняются всасываемым газом в то время, когда они проходят мимо всасывающего окна, расположенного в торцовой стенке корпуса. При дальнейшем вращении роторов полость, заполненная газом, отсекается от всасывающего окна, и газ оказывается заключенным в замкнутом объеме, ограниченном стенками корпуса и поверхностями впадин ротора.
Далее зубья одного ротора входят во впадины зубьев другого ротора, что приводит к уменьшению объема, занимаемого газом в каждой из полостей, и, следовательно, к сжатию газа. Степень сжатия газа зависит от соотношения чисел зубьев. Обычно применяют соотношения чисел 4 6 3 3 3 4 4 4, а для наиболее высоких степеней сжатия — 6 8. Газ нагнетается, когда впадины, в которых он заключен, сообщаются с нагнетательным окном, расположенным с другой торцовой стенки корпуса. Наличие нескольких впадин и винтовое расположение их на роторах обеспечивают непрерывность подачи газа. [c.107] Растворяющая способность тех или иных надкритических газовых растворителей в сильной степени зависит от их плотности, температуры и давления. Большое значение имеет также их вязкость, так как она характеризует транспортные возможности сжатых газов. Поэтому физические и термодинамические свойства надкритических флюидов заслуживают особого внимания. Но в связи с небольшим объемом книги здесь дается характеристика свойств лишь некоторых газов, принимающих наибольшее участие в природных, а также в технических процессах.
К таким газам относятся углеводородные газы, углекислый газ и надкритический водяной пар. Кроме того, для примера приведены данные, характеризующие изменение плотности и вязкости некоторых газов при растворении в них веществ. [c.16]
Компрессорные установки оснащают местными дистанционными приборами контроля температуры, давления и других параметров в соответствии с действующими нормами. Во время эксплуатации компрессоров устанавливают постоянный контроль за всеми параметрами их работы. Компрессоры оборудуют необходимой сигнализацией, предупреждающей об отклонении режима работы, и блокировками для автоматической остановки при аварийной ситуации. Во время работы компрессора следят также за смазкой цилиндров и механизмов, не допуская растекания и разбрызгивания смазочных материалов. Сжатый газ или воздух очищают от масла после каждой степени сжатия, регулярно дренируют накопившуюся смазку из маслоотделителей. [c.106]
Еслп полностью открыть байпасный вентиль (кран), весь сжатый газ снова возвращается во всасывающий трубопровод и циркулирует, проходя по цилиндрам и трубопроводам компрессора.
При частично перекрытом байпасном вентиле (крапе) на всасывание поступает только часть сжатого газа, а остальная его часть направляется в нагнетательный трубопровод. Максимальную производительность компрессор дает нри полностью закрытом байпасном вентиле (кране). Таким образом, изменяя степень открытия байпасного вентиля (крана), можно плавно регулировать производительность компрессора в широких пределах. Открывание и закрывание байпасного вентиля осуществляется как автоматически, так и вручную. [c.218]Находят применение также сухие центробежные газодувки. Степень сжатия газа в подобных и а шинах не превышает 2—2,4. [c.78]
Регулирование дросселированием возможно в одноступенчатых компрессорах путем установки клапана на всасывающей трубе. При чрезмерном давлении газа в газосборнике клапан опускается и перекрывает всасывающую трубу. Такой способ регулирования связан с увеличением степени сжатия газа и, следовательно, с увеличением расхода энергии.
Он наименее экономичен, так как сопряжен с потерей энергии на сжатие перепускаемого газа. [c.228]
Ранее уже подчеркивалось, что характерной особенностью надкритических жидкостей и сжатых газов как растворителей является то, что их растворяющая способность сильно зависит от давления. Одновременно с изменением растворяющей способности флюида меняются и его селективные свойства. Как правило, с увеличением степени сжатия газа его селективные свойства понижаются, а растворяющие растут. [c.98]
Опасный разогрев горючих газов и воздуха возникает при их сжатии в неисправных компрессорах. Конечная температура газа зависит от степени сжатия и начальной температуры, поэтому для исключения чрезмерного перегрева сжатие газа до высоких давлений ведут постепенно в многоступенчатых компрессорах с охлаждением после каждой ступени в промежуточных холодильниках. [c.84]
В мембранном компрессоре рабочая камера разделена мембраной, зажатой по контуру между крышкой и опорной плитой (рис.
17.2). Клапаны расположены в крышке. Объемный расход газа на входе у таких компрессоров небольшой (менее 2 м мин), но степень повышения давления в одной ступени очень высокая (е до 25). Поэтому их обычно используют в качестве дожимных после предварительного сжатия газа компрессорами других видов. [c.214]
Одним из важнейших свойств смазочных масел, характеризующих их при продолжительной работе двигателя, является стабильность против окисления при высоких температурах. Изменение качеств масел в процессе эксплуатации зависит главным образом от их химического состава и стойкости к действию кислорода воздуха и высокой температуры, от действия поверхности металла и продуктов реакции, а также от конструкции и условий работы двигателя. Возможность длительной работы масла в цилиндрах современных двигателей еще больше уменьшается вследствие чрезмерно высоких температур, большой степени сжатия газа, высокой мощности и большого числа оборотов, значительной нагрузки на подшипники и др.
[c.13]
Другие уравнения состояния получены в большей или меньшей степени на эмпирической основе, поэтому их параметры связаны очень мало или совсем не связаны со свойствами молекул. Таким образом, экстраполяция по этим уравнениям весьма рискованна, ибо они надежно описывают только ту область параметров состояния, для которой имеются экспериментальные данные. Если экстраполяция необходима, то ее лучше осуществлять с помощью уравнения, имеющего теоретическую основу. (Это утверждение не следует рассматривать как разрешение на произвольную экстраполяцию для вириального уравнения. При любой экстраполяции необходимо соблюдать большую осторожность.) Однако основное достоинство вириального уравнения состояния заключается не в возможности более обоснованной экстраполяции, а в его теоретически аргументированной связи с межмолекулярными взаимодействиями, в частности с силами, действующими между молекулами. Как известно, многие макроскопические свойства вещества в большой степени зависят от межмолекулярных сил.
Для некоторых из них, например транспортных свойств разреженных газов, вириальных коэффициентов и свойств простых кристаллов, функциональная связь между межмолекулярными силами и указанными свойствами вполне понятна. Это позволяет на основании экспериментально определенных свойств рассчитывать межмолекулярные силы, и, наоборот, зная последние, рассчитывать макроскопические свойства. Однако теория уравнения состояния и транспортных свойств сжатых газов, а также свойств жидкостей и твердых веществ сложной структуры находится на начальной стадии развития, и успех в этой области зависит от нашего знания природы межмолекулярных сил, основанного на экспериментальных данных по макроскопическим свойствам. [c.9]
Многоступенчатое сжатие газа. Увеличение степени сжатия в одноступенчатом компрессоре свыше 5 приводит к снижению к. п. д. компрессора, кроме того, сильно возрастают температура сжатого газа и расход энергии на сжатие.
[c.110]Увеличение числа ступеней компрессора позволяет получить процесс сжатия газа, приближающийся к изотермическому, однако это приводит к усложнению конструкции компрессора. В зависимости от степени сжатия обычно применяют следующее число ступеней [c.111]
Таким образом, в реакторных устройствах, имеющих разные степени вспенивания, для достижения одной и той же глубины процесса нужно поддерживать различные концентрации порошкообразного катализатора в жидкости путем регулирования рециркуляции пульпы катализатора. Так, при возрастании степени вспенивания рециркуляцию пульпы нужно увеличить. Кроме того, из кривых, изображенных на рис. 34—36, следует, что при постоянной подаче циркулирующего газа степень вспенивания возрастает с увеличением пропускной способности установок. Поэтому условия транспортирования водорода в установках разной производительности получаются тоже разные, а в опытных и промышленных системах они просто несопоставимы.
Следовательно, ведение процесса при постоянных соотношениях сжатого газа и жидкости теоретически не обосновано. Для получения сравнимых условий на экспериментальных и промыш- [c.162]
Многоступенчатое сжатие. С увеличением степени сжатия в одной ступени возрастают потери, связанные с сжатием газа во вредном пространстве, и уменьшается к. п. д. компрессора. Кроме того, происходит сильное нагревание газа и возрастает расход энергии на его сжатие. Если известны величины сил, то по формуле (7-39), приняв = 0. можно найти предельную степень одноступенчатого сжатия, при которой производительность компрессора падает до нуля. [c.226]
Отличительной особенностью вакуум-насосов является высокая степень сжатия газа. В вакуум-насосе, который создает разрежение, равное 90% (остаточное давление Р1 = 0,1 ат), [c.236]
Синтез при низком давлении проводится на цинк-медь-алюминиевых или цинк-медь-хромовых катализаторах при температуре 250—300°С и давлении 5—10 МПа.
Использование в этом методе низкотемпературных катализаторов, активных при более низких давлениях, позволяет снизить энергозатраты на сжатие газа и уменьшить степень рециркуляции непрореагировавшего сырья, то есть увеличить степень его конверсии. Однако, в этом методе требуется особо тонкая очистка исходного газа от соединений, отравляющих катализатор. [c.264]
Вместе с тем при анализе технико-экономических показателей автомобилей на сжатом газе, работающих повременно (по часовому тарифу), установлено, что экономический эффект на один газобаллонный автомобиль составит 230—300 руб/год, что в значительной степени определяет область эффективного использования этих автомобилей. Технико-экономические показатели автомобилей, работающих на сжатом газе можно улучшить за счет [c.232]
Под степенью повышения давления (или, не совсем точно — степенью сжатия) газа будем понимать отношение [c.172]
Исходный сжатый газ при его введении через сопловые каналы закручивающего устройства обладает большим запасом кинетической энергии.
Течение закрученных потоков в цилиндрическом канале вихревой трубы происходит в поле центробежных сил. Процесс расширения и движения вытекающей газовой струи происходит при наличии аксиальной, тангенциальной и радиальной составляющих скорости газовых слоев, образующих струю. В сопловом сечении канала происходит расширение струи преимущественно в радиальном направлении, т.к. в этом направлении она встречает наименьшее сопротивление. Струя исходного газа опускается в приосевую область, однако это происходит под некоторым углом, отличным от прямого угла, т.к. имеется аксиальная составляющая скорости, зависящая, кроме всего, и от конструкции закручивающего устройства (от угла ввода газового потока или угла закрутки Р). Глубина опускания или расширения в радиальном направлении исходной газовой струи зависит от степени расширения и геометрических параметров сопла. У ТЗУ профиль вводимой струи точно соответствует сечению вводного канала, а у ВЗУ он совпадает со срезом вводного канала под углом Р .
[c.35]
В теоретических разработках по вихревому эффекту уровень исходного давления сжатого газа не учитывается, но вязкость газа оказывает влияние на скорость истечения из сопел и диафрагмы, на трение о стенки и процесс взаимодействия потоков. Экспериментально на ТЗУ определено, что снижение уровня давления при сохранении степени расширения приводит к уменьшению и температурного к.п.д. [c.127]
Однако нельзя однозначно определить оптимальную длину вихревых охлаждаемых труб для переменных технологических параметров сжатого газа и охлаждающего агента. Необходимо учитывать влияние исходной температуры газа, степени расширения, давления и параметров хладагента. Так, в случае, когда температура сжатого газа и хладагента соизмеримы и их разность не превышает (10-15) градусов, охлаждение незначительно сказывается на изменении температурного перепада в холодном потоке в диапазоне (0,1 [c.140]
Значение температуры сжатого газа также сказывается на величине но изменение температур от Т, = (290-293) К до Т = (363-370) К при 71 = 1,5 и 2 приводит к незначительному увеличению У .
Это увеличение составляет примерно около 5%, что близко к погрешности замера У . Увеличение степени расширения до 71 = 3 при ц четкое разделение кривых изменения У от Т,, с ростом Т, общий расход газа снижается и превышает диапазон 5% пофешности замера расхода. [c.143]
На рис. 4.13 приведены результаты экспериментов на оптимальной по длине вихревой трубе с, ВЗУ Р = 75 при постоянном расходе хладагента с температурой (288-290)К. Изменение входной температуры сжатого газа и степени его расширения показывает, что при малой разности между Т, и (менее 3 градусов) с [c.152]
Дальнейшие исследования в этих направлениях показали, что на влияет не только уровень исходного давления, но и степень расширения газового потока (см. рис. 4.13), температура сжатого газа и хладагента. Чтобы получить более универсальную расчетную зависимость для определения была проведена математическая обработка экспериментальных данных на основе следующих основных предпосылок [c.
157]
Уровень исходного давления сжатого газа при постоянной степени его расширения влияет на общую удельную холодопроизводительность, она растет с ростом Pj во всем диапазоне изменения /л. [c.161]
Из научной литературы известно использование различного вида конструкций вихревых аппаратов для интенсификации процессов конденсации и сепарации различных веществ из сжатых газов [2, 11, 14, 15]. Доказано, что наличие эффекта температурного разделения повышает эффективность очистки холодного потока и увеличивает степень сепарации твердой и жидкой фазы. [c.162]
Наличие предварительного охлаждения сжатого газа дает ощутимый результат в снижении общего температурного перепада по холодному потоку. Температура сжатого газа до поступления его в вихревую трубу снижается на (4—6) градусов со значительной степенью его очистки от жидкой фазы. Это обеспечивает рост эффективности температурного разделения газа в вихревой трубе, т.к. влагосодержание и содержание жидкой фазы невелико.
Общий температурный перепад растет и температурный к.п.д. в диапазоне изменения степени расширения (2—4) достигает 0,65. Температура холодного потока при Т, = (311—312)К достигает (269—249)К, в зависимости от я и ц. Резко падает с увеличением ц и влагосодержание холодного потока, так при 0,15 [c.234]
При вращении рабочего колеса в зонах, расположенных у оси вращения, давление газа становится меньше, чем во всасывающем трубопроводе, вследствие чего образуется непрерывный поток газа через проточную часть колеса и диффузор. При работе одного колеса и диффузора, образующих ступень центробежного компрессора, где происходит одноступенчатое сжатие газа, степень сжатия г—Р21Р1 невелика и составляет не более 1,2. [c.173]
Для получения давления выше 6—8 ат применяют многоступенчатое сжатие. Сущность его состоит в том, что процесс сжатия газа разбивается на несколько последовательных ступеней. В каждой из этих ступеней осуществляется дополнительное сжатие газа, предпа-рительно сжатого в предыдущей степени, а перед поступлением на следующую ступень газ охлаждается в холодильнике.
Степень сжатия газа в каждой ступени компрессора пе должна превышать [c.215]
Процесс газификации методом Lurgi отличается высокой степенью конверсии углерода, достигающей 99%. Термический к. п. д. газогенератора составляет 75—85%. Преимуществом процесса Lurgi является также то, что он проводится при повышенном давлении, что значительно увеличивает единичную производительность газогенератора и позволяет снизить затраты на сжатие газа при его использовании в дальнейших синтезах. [c.95]
Для высоких степеней сжатия при большой производительности практикуется совместное использование центробежных и поршневых компрессорных машин. Созданы наддувные турбокомпрессоры давлением до 30 ат и производительностью 40 000 м ч, которые подают сжатый газ или воздух непосредственно в третью ступень поршневого компрессора высокого давления. Создание наддувных компрессоров явилось крупным шагом в совершенствовании таких производств, как синтез аммиака, спиртов и разделение газовых смесей.
[c.263]
Для компримирования ацетилена и ацетиленсоде 5-жащих газов применяются как поршневые компрессоры, так и турбокомпрессоры. Подробно oпи aн5 применяемый в производстве ацетилена методом термоокислительного пиролиза турбокомпрессор фирмы ОНИ (ФРГ) для сжатия газов пиролиза. Производительность его 20 000 м ч (в расчете на газ, приведенный ь нормальным условиям) при абсолютном давлении нагнетания 9 ат. Турбокомпрессор (рис. 30) состоит и двух корпусов — низкого и высокого давления, что обусловлено малой степенью сжатия. [c.77]
Та же фирма провела более глубокие исследования внешнеадиабатического сжатия газа в поршневом газовом компрессоре с целью уменьшения эксплуатационных расходов на внешнее охлаждение компрессорных машин. Детали исследуемого компрессора были точно измерены для определения степени износа при работе компрессора без охлаждения. Затем поршневой компрессор эксплуатировался без водяного охлаждения. 30 дней и снова его детали были измерены. В результате сопоставления данных первого и второго измерений оказалось, что величина износа находилась в таких же пределах, что и при работе компрессора с водяным охлаждением цилиндров. Далее испытания внешнеадиабатического сжатия были продолжены еще 60 дней, и после этого не было обнаружено ускоренного износа деталей. [c.135]
Выбор параметров процесса определяется требованиями высокой селективности и интенсивности. Температура зависит главным образом от активности катализаторов и может изменяться в пределах 250—420 °С. В зависимости от этого выбирают давление, которое, в соответствии с термодинамическими характеристиками, должно быть тем больше, чем выше температура, и может изменяться от 5 до 20—35 МПа. Очевидно, что снижение давления бла-гоириятно для уменьшения энергетических затрат на сжатие газа. Этому же способствует снижение рециркуляции непревращенного газа, т. е. увеличение фактической степени конверсии реагентов. Однако приближение к равновесной степени конверсии невыгодно из-за падения производительности и селективности. Поэтому фактическую степень конверсии синтез-газа ограничивают величиной 15—20%, что достигается при времени контакта 10—40 с. [c.528]
Этот удельный расход энергии соответствует определенной степени сжатия. Изменсггие степени сжатня при прочих равных условиях изменяет и 5уд. Поэтому сравнение удельных расходов энергии с целью выяснения энергетической эффективности данного компрессора можно производить только для компрессоров, нагнетающих одинаковые газы с одинаковыми степенями сжатия. [c.376]
Всэ Еышеиэложенапые закономерности при сжатии газов в равной степени относится и к сжатию жидкостей., [c.34]
Уровень давления сжатого газа при одинаковой степени расширения также оказывает заметное влияние на эффективность теплосъема с вихревой трубы. Увеличение давления сопровождается и ростом общего расхода газа через вихревую трубу, причем рост расхода почти пропорционален росту давления. [c.146]
В опьггах на различных по масштабу и калибру трубах, осна-шенных ВЗУ с переменным значением р, а также при изменении основных технологических параметров сжатого газа Т, и Р, и степени расширения исследовалась зависимость коэффициента теплоотдачи со стороны закрученного газового потока от этих переменных. [c.151]
Основной областью применения такого типа аппаратов является очистка сжатых газов (воздуха) для питания пневмоприборов и пневмоафегатов, когда от рабочего газа требуется высокая степень чистоты по содержанию влаги (низкая точка росы), механических примесей и минеральных масел. [c.227]
Степень сжатия газа в компрессоре
Эта же формула показывает, что при данном теплоподводе д величина Л, а вместе с ней и тяга двигателя, растет при росте ш. Однако при этом возрастают степень сжатия газа в компрессоре и температура газа перед подводом к нему тепла. Это на практике ограничивает возможность увеличивать тягу двигателя путем роста w. Энергетический и пропульсивный к. п. д. такого двигателя равны [c.128]Степень сжатия газа в компрессоре 127 Сток 89 [c.424]
Впрыск воды в цикловом компрессоре снижает работу сжатия и увеличивает коэффициент отдачи полезной работы и тепловой перепад (на 1 кг рабочей среды) — полезную мощность ПГТУ, причем эффект впрыска воды в компрессоре тем больше, чем выше степень сжатия. Оптимальная (по к.п.д.) степень сжатия в ПГТУ значительно больше по величине, чем в ГТУ, и находится в пределах 30 —300. Количество воды, впрыскиваемой в компрессоре, при оптимальной степени сжатия составляет 10—20% от массы воздуха (рабочего газа). На сжатие влажного газа при степенях повышения давления 30— 300 затрачивается в 1,3—1,8 раза меньше энергии, чем при сжатии сухого газа. Сжатие газа в компрессоре с впрыском воды позволяет (при высоких степенях повышения) давления значительно уменьшить удельный расход рабочего тела и размеры машины для данной эффективной мощности или при прежних размерах получить большую мощность. При наличии регенерации тепла существенно снижается расход тепла для выработки электроэнергии. Конструкция осевых или центробежных компрессоров ПГТУ аналогична конструкции соответствующих компрессоров ГТУ. В компрессорах ПГТУ могут быть получены степени повышения давления 30— 300 при числе ступеней, равном 20—40. [c.128]
С повышением температуры газов перед газовой турбиной ПГУ и при более низкой степени сжатия воздуха в компрессоре содержание кислорода в уходящих газах газовой турбины уменьшается, что требует подачи дополнительного количества воздуха. Это приводит к увеличению объема газов, проходящих через конвективные поверхности нагрева [c.300]
Температура газов на входе в компрессор То = 300 К показатель степени в адиабатическом процессе сжатия газа в компрессоре = 0,25 произведение к. п. д. компрессора и электродвигателя т]к Пд = 0,7 давление газа на входе в компрессор Р х = Ю Па коэффициент трения газа о стенки трубы, р = = 0,03 удельные затраты на 1 кВт мощности компрессора Сд = 38 руб/кВт-год постоянный коэффициент, характеризующий теплофизические свойства газа, А =- 7,55 показатель степени критерия Рейнольдса г — 0,8 коэффициенты, характеризующие загрязнение поверхности нагрева Шз = 0,021 == 0,75- 10 [c.214]
Улучшение топливной экономичности газотурбинной установки можно обеспечить путем повышения угловой скорости вала турбины, применения регенератора, увеличения степени сжатия воздуха в компрессоре и повышения температуры рабочего газа перед сопловым аппаратом. [c.75]
Воздух, сжимаемый компрессором, поступает в камеры, куда впрыскивается и где сгорает горючее, или в ядерный реактор. Энтальпия газового потока возрастает. Сжатые и горячие газы приводят во вращение рабочее колесо турбины, отдавая ему часть своей энергии температура и давление при этом уменьшаются. Газы, отработавшие в турбине, вытекают из выходного сопла со скоростью, превышающей скорость набегающего потока, и действуют на двигатель с некоторой силой реакции. ТРД работает за счет энергии, выделяющейся в камерах сгорания или в реакторе. Если прекратить подогрев газов, то энергия, отдаваемая газами в турбине, окажется меньше энергии, потребляемой воздухом при сжатии в компрессоре, и вращение ротора турбокомпрессора прекратится. С увеличением степени поджатия газов в компрессоре и с ростом температуры газов, выходящих из камер сгорания или реактора, тяга турбореактивных двигателей увеличивается. Однако температура газов на входе в турбину ограничена жаростойкостью ее направляющих и рабочих лопаток. При сверхзвуковых скоростях полета температура газов, выходящих из компрессора, становится большой, а возможный подогрев газов в камерах сгорания — малым. Поэтому турбореактивные двигатели пригодны только при скоростях полета, превышающих скорость звука не более чем в 3 раза (см. фиг. 11). Для увеличения области применения турбореактивных двигателей они снабжаются форсажными камерами для дожигания горючего в газах, прошедших через турбину (фиг. 4,6 и фиг. 144, см. стр. 244). Турбореактивные двигатели с форсажными камерами пригодны для скоростей, превышающих скорость звука не более чем в Зч-4 раза [c.12]
Термический к.п.д. цикла определяется по выражению (3.48), где под е = 1)1/02 подразумевается степень сжатия воздуха в компрессоре, с увеличением которой к.п.д. цикла возрастает. Газ, выходящий из турбины в окружающую среду, имеет температуру Та, более высокую, чем температура воздуха Г2 после сжатия в компрессоре. Это дает возможность усовершенствовать работу установки путем использования теплоты уходящих газов для предварительного подогрева воздуха перед его поступлением Б камеру сгорания (регенерация). [c.54]
Основным термодинамическим циклом газотурбинной установки является цикл, состоящий из адиабатического сжатия, подвода тепла при постоянном давлении и адиабатического расширения. Большое количество избыточного воздуха, необходимое для поддержания на сравнительно низком уровне максимальной температуры газа, поступающего на лопатки турбины, является причиной низкого отношения величины полезной работы газовой турбины к величине доли ее работы, затраченной на привод компрессора. В то же время благодаря высокой степени сжатия воздуха в компрессоре его температура на выходе из компрессора сравнительно высока, что ограничивает возможность введения большого количества тепла с подаваемым в камеру сгорания топливом, чтобы не превысить допустимое значение температуры газа перед турбиной. Так, при температуре газа на входе в турбину 815° С с увеличением степени сжатия компрессора от 2 до 4 (при коэффициенте полезного действия как турбины, так и компрессора равном 80%), значение условного коэффициента полезного действия на валу газотурбинного двигателя снижается с 51,1 до 42,3%. [c.200]
На рис. 1.55 в координатах р, v представлен процесс сжатия газа в цилиндре компрессора при различных конечных давлениях. Видно, что с увеличением конечного давления производительность компрессора уменьшается и при давлении, соответствующем точке 6, становится равной нулю. С другой стороны, процесс сжатия газа в цилиндре компрессора протекает при политропе I температура газа в конце сжатия она может достигнуть величины, равной и даже большей температуры вспышки минерального масла, которое в качестве смазочного материала всегда находится в цилиндре. При сжатии воздуха это приведет к воспламенению и даже к взрывному горению масла в цилиндре со всеми вытекающими из этого нежелательными последствиями. Поэтому в цилиндре компрессора не допускается температура в конце сжатия газа выше, чем — 50°). Эти две причины ограничивают значение конечного давления газа в конце сжатия. Обычно в одноступенчатом (одноцилиндровом) компрессоре степень сжатия е = Pi/Pi = 6…8. Если [c.85]
Идеализированные процессы всасывания, сжатия и выталкивания газа отображаются на графике в верхней части рис. 7-9 соответственно линиями 4—1, 1—2 и 2—3. Газ в компрессоре можно сжимать в зависимости от степени охлаждения цилиндра по закону адиабаты (процесс 1—2″), изотермы (процесс 1—2) или политропы (процесс 1- 2 ). [c.79]
Степень отклонения действительного процесса в компрессоре от идеального зависит от конструкции и геометрических размеров последнего, от числа оборотов, свойств и параметров всасываемого газа, степени сжатия, качества изготовления компрессора и его изношенности, а также от геометрических размеров трубопроводов компрессора. Отклонение характеризуется рядом рабочих коэфи-циентов. [c.480]
Минимальная затрата работы на сжатие газа в идеальном компрессоре имеет место при одинаковой степени сжатия и во всех ступенях. Работы сжатия и температуры нагнетаемого газа в отдельных ступенях при этом одинаковы, а поршневые усилия при симметричном расположении ступеней по обе стороны поршня выравнены. В этом случае степень сжатия в одной ступени компрессора [c.485]
Состав сухого газа ПГТУ с закрытой схемой по газовому тракту не изменяется, и он состоит из молекул азота (7N ) или окиси углерода. В установках же с открытой тепловой схемой состав сухого газа изменяется рабочим газом является сначала воздух, а затем — продукты сгорания. Весовой состав последних можно определить по химическому составу топлива и воздуха с учетом коэффициента избытка воздуха. Количество водяного пара, образующегося при испарении капелек воды при сжатии смеси в компрессоре, может быть определено но степени повышения давления (см. гл. 1). [c.34]
На рис. 5.12 приведены кривые изменения степени сжатия компрессора и степеней расширения газа в турбинах высокого давления и низкого давления. Из рисунка видно, что при дросселировании турбина высокого давления в некотором диапазоне чисел оборотов оказывается запертой по перепаду давления (до тех пор, лока в первом сопловом аппарате турбины низкого давления сохраняется критический режим истечения). Закон изменения температуры газа Гз по числу оборотов определяется уравнением баланса работ турбокомпрессора высокого давления [c.136]
В устройствах, работающих по замкнутому циклу, в том числе и в двигателе Стирлинга, необходимо избегать потерь рабочего тела, поскольку такие потери снижают среднее давление цикла и, следовательно, выходную мощность. Имеется много путей для просачивания рабочего тела из внутренней полости двигателя например, водород под действием высоких давлений и температур будет диффундировать сквозь металлические перегородки, изготовленные из больщинства металлов и сплавов (особенно это относится к нержавеющей стали). Однако чаще всего основной причиной утечки является просачивание газа под давлением около поршней и их штоков. На первый взгляд такую утечку можно ликвидировать, установив обычные уплотнения, т. е. металлические кольца или кольца из шнура, поскольку, например, газовые компрессоры работают при давлениях, превышающих давление в двигателях Стирлинга. Однако рабочие температуры в двигателях Стирлинга выше, чем в компрессорах, и это усложняет решение проблемы уплотнений. В двигателях внутреннего сгорания рабочие температуры сопоставимы с температурами в двигателях Стирлинга, однако в двигателях Стирлинга уплотнения должны работать в атмосфе ре, не содержащей масла, поскольку при попадании масла из картера в рабочие полости происходит его пиролиз и образование углеродных отложений, засоряющих теплообменники и особенно высокопористые регенераторы. Кроме того, масло в картере может загрязняться просачивающимся рабочим телом. Усовершенствование уплотнений не должно производиться за счет увеличения трения, поскольку это может привести к недопустимому падению рабочих характеристик на валу двигателя. Из сказанного видно, что создание работоспособной конструкции уплотнения для двигателей Стирлинга с высоким внутренним давлением представляет достаточно серьезную проблему. Этот вопрос рассматривается в разд. 1.7. Необходимо уяснить, что использование газообразного рабочего тела, находящегося под высоким давлением, делает чрезвычайно вероятной утечку газа безотносительно к степени совершенства уплотняющих устройств. Следовательно, чтобы поддерживать выходную мощность двигателя на одном уровне в течение длительного периода эксплуатации, такая утечка должна компенсироваться. Практически это означает, что на двигателях Стирлинга с высоким давлением должен быть установлен компрессор, автоматически нагнетающий сжатый газ в двигатель при падении давления цикла ниже определенного уровня иными словами, должен быть обеспечен процесс подкачки . Компрессор может быть расположен как внутри двигателя, так и вне его. В двигателе с косой шайбой Форд — Филипс имеется внутренний поршневой компрессор, состоящий из небольших порш- [c.81]
В принятых нами условиях требуется, чтобы степень сжатия газа шестифтористого урана) была не меньше 4, но работать компрессор должен в условиях вакуума, т.е. когда давление шестифтористого урана значительно ниже атмосферного около 0,01 атмосферы). При этом компрессор должен быть идеально уплотнен, так чтобы атмосферный воздух не мог проникнуть внутрь. [c.571]
Углекислотный компрессор служит для сжатия углекислоты до 25 бар при 40° С производительность его равна 30 сжатого газа в час. Степень сжатия в одной ступени не допускается больше чем л = 4. Состояние газа при всасывании определяется давлением 0,8 бар и температурой 5° С. Определить число ступеней компрессора, его мощность и расход охлаждающей воды при показателе политропы сжатия, равном 1,2. Охлаждение в холодильниках производится до начальной температуры вода в рубашках нагревается на 11°, а в холодильниках на 14° С. Для углекислоты принять /с=1,3, Т1э = 0,75. [c.69]
Наиболее экономичный процесс сжатия, приближающийся в какой-то степени к изотермическому процес су, может быть осуществлен при малом числе оборотов и при условии интенсивного охлаждения газа, сжимаемого в цилиндре компрессора. Последнее достигается охлаждением наружной поверхности цилиндра водой или какой-либо другой средой. Кроме того, охлаждение улучшает условия смазки трущихся поверхностей, позволяет получать повышенные обороты компрессора и обеспечивает большую надежность и долговечность машины. Охлаждение дает возможность сжимать газ до более высоких давлений. Сжатие газа в поршневых компрессорах осуществляется в большинстве случаев по политропе с показателем политропы, равным около 1,2. Следовательно, показатель п находится между показателем адиабаты =1,4 и показателем изо-тер мы, равным единице [c.202]
В результате анализа рабочих процессов компрессоров можно установить, что на объемный коэффициент оказывают влияние величина объема мертвого пространства и степень сжатия, т. е. отношение конечного давления (нагнетания) к начальному (всасыванию). При увеличении объема мертвого пространства объемный коэффициент падает. Он падает также и при росте степени сжатия. Последний фактор оказывает решающ,ее влияние, поэтому сжатие газа в одном цилиндре ограничивается некоторыми значениями этого отношения. [c.125]
Обш,ая степень повышения давления газа в компрессоре равна произведению степеней сжатия в отдельных ступенях, т. е. [c.73]
Для газотурбинных установок в отличие от поршневых ДВС вместо параметра степень сжатия е вводят параметр, характеризующий степень повышения давления в компрессоре С = р2/р — Это обусловлено тем, что замерить давление до компрессора р и после него р2 значительно проще, чем замерить удельные объемы воздуха 1 и 2 в этих точках цикла. Выразим отношение температур в уравнении (11.9) через соотношение давлений сжатия для компрессора С, используя уравнения (5.22)—(5.24) адиабаты для идеального газа [c.135]
Если необходимо определить мощность и производительность при разных условиях регулирования производительности (все карманы закрыты, один карман открыт, два кармана открыты и т. д.) по графикам определяют соответственно V и подставляют в формулу. Из графиков видно, что мощность, затрачиваемая на сжатие газа, не характеризуется только степенью сжатия е, так как при одной и той же степени сжатия можно получить различную мощность. Говоря о мощности, необходимо учитывать степень сжатия и начальное давление рнач- Мощность двигателя, затрачиваемая на сжатие газа в цилиндрах компрессора, зависит от степени сжатия и количества перекачиваемого при этом газа. [c.327]
После сжатия воздуха в компрессоре Кз при практически целесообразной степени регенерации теплообменника, т. е. при Т1ризобарном процессе z только часть теплоты (на участке сг) подводится в теплообменнике, а остальная часть (на участке rz) — в камере сгорания K l. После турбины ГТз отвод теплоты от газа в изобарном процессе Ьа осуществляется частично (на учас- [c.173]
В трубах постоянного действия поток газа создается с помощью осевого компрессора, встроенного в аэродинамическую трубу и обеспечивающего необходимую степень сжатия газа для достижения заданных чисел Мсо. Время действия такой трубы практически неограниченно и определяется условиями эксперимента. Трубы постоянного действия сложнее по конструкции, дороже в изготовлении, но обладают определенными преимуществами позволяют более точно воспроизводить заданные параметры потока и сохранять их значения постоянными в рабочей части в течение длительного времени. Это дает возможность получать результаты эксперимента с большой степенью достоверности. [c.14]
Этот класс двигателей в настоящее время наиболее широко применяется в авиации. В этих двигателях сжатие воздуха осуществляется в диффузоре вследствие скоростного напора и в компрессоре (осевом или центробежном), имеющем высокую степень повышения давления. Из компрессора воздух подается в камеру сгорания, а затем продукты сгорания поступают на газовую турбину, где, расширяясь, производят работу, идущую на привод компрессора. Окончательно расширение газа до атмосферного давления происходит [c.172]
Применяются ГПА с центробежными нагнетателями газа и ГПА с поршневыми компрессорами для сжатия газа. На газопроводах большого диаметра применяют ГПА с центробежными нагнетателями, имеющими большую объемную производительность (подачу). В ГПА мощностью 25 МВт производительность одного нагнетателя может составлять до 53-10 м /сут (подача по условиям всасывания до 650 м мин). Степень повышения давления газа в нагнетателе е = 1,44. [c.155]
Величина Рох 1Рох называется степенью сжатия газа в компрессоре.) Затем при постоянном давлении к воздуху подводится тепло [c.127]
Энергетический к. п. д. не зависит от подводимого тепла д и растет с увеличением ы)1(СрТо1) или степени сжатия газа в компрессоре Если отбирать от газа при прохождении им турбины большую мощность, чем сообщается ему в компрессоре, т. е. если то V уменьшигся по сравнению со случаем = и соответственно уменьшится реактивная тяга истекающей струи. Однако при этом избыточную по сравнению с мощность турбины можно использовать для создания дополнительной тяги от воздушного винта или вентилятора. Так устроены турбовинтовые и турбовентиляторные ВРД. [c.128]
В диффузор 3. Лопатки диффузора укреплены в неподвижном корпусе компрессора и при движении газа по каналам диффузора кинетическая энергия потока переходит в потенциальную, т. е. происходит повышение давления. Далее газ повышенного давления через выходной патрубок поступает к потребителю (в одноступенчатом центробежном компрессоре), либо поступает в центр диска 2-й ступени (в многоступенчатом ко.мпрессоре). Как известно, работа, затрачиваемая в диффузоре на сжатие газа, численно равна располагаемой работе, но с обратным знаком, т. е. равна технической работе поршневого компрессора. Степень сжатия газа в одноступенчатом центробежном компрессоре лимитируется максимально возможной скоростью входа газа в диффузор, т. е. максимально допусти.чюй частотой вращения вала центробежного ко.мпрессора. [c.87]
Относительно большая доля мощности, затрачиваемая на сжатие газа в компрессоре, обусловливает высокие необратимые потери в цикле. Для уменьшения работы сжатия применяют промежуточное охлаждение газа между ступенями компрессора, так как работа адиабатического процесса при заданной степени повышения давления прямо пропорциональна удельному объему газа. Применение промежуточного охлаждения газа при сжатии позволяет понизить среднетермодинамическую температуру отвода тепла. [c.26]
Изотермический и все другие рассмотренные процессы сжатия газа в компрессоре являются теоретическими процессами, которые в той или иной степени отличаются от реальных процессов сжатия газа. Реальная кривая сжатия, строто говоря, не может быть описана даже таким общим уравнением процесса, каким является уравнение политропы pu = onst. В политропе, как известно, предпола- [c.202]
Термический к. п. д. ГТУ со сгоранием топлива при р onst растет с увеличением степени повышения давлений р. Однако с ростом р увеличивается и температура газов в конце сгорания топлива Тз, в результате чего быстро разрушаются лопатки турбин и сопловые аппараты, охлаждение которых затруднительно. Чтобы увеличить к. п. д. газотурбинных установок, частично изменили условия их работы. В установках стали применять регенерацию теплоты, многоступенчатое сжатие воздуха в компрессоре, многоступенчатое сгорание и т. п. Это дало значительный эффект и повысило [в уста-> овках степень совершенства превращения теплоты в работу. [c.285]
Пример 18-4. Определить термический к. п. д. идеального цикла ГТУ, [)аботающей с иодиодом теплоты п Л1 р onst, а также тер-МИЧССКП11 к. п. д. действительного цикла, т. е. с учетом необратимости процессов расширения и сжатия в турбине и компрессоре, если внутренние относительные к. п. д. турбины и компрессора равны 1]турб == 0,88 и tIkom = 0,85, Для этой установки известно, что Л =-= 20° С, степень повышения давления в компрессоре Р =6 температура газов перед соплами турбины ts = 900° С. Рабочее тело обладает свойствами воздуха, теплоемкость его постоянна, показатель адиабаты принять равным /г -= 1,41. [c.295]
Задача 4.20. Определить эффективный квд, эффективную и внутреннюю мощность ГТУ с двухступенчатым сжатием и регенерацией (рис. 4.3), если температура всасываемого воздуха в компрессор низкого давления Гз = 17°С, текшература воздуха после охладителя 2 з = 20 С, температура газа на выходе из камеры сгорания 5 /i = 800°С, степени повышения давления в компрессоре низкого давления 1 и компрессоре высокого давления [c.157]
Подлежащий сжатию газ поступает через входной патрубок в каналы, образованные лопатками рабочего колеса. При враш,енни колеса находящийся между лопатками газ приходит во вращение и под действием центробежной силы выбрасывается в диффузор при этом на входе в колесо образуется разрежение, вследствие чего новые порции газа давлением атмосферы непрерывно подаются в нагнетатель. Кинетическая энергия, полученная газом на выходе из колеса, переходит в диффузоре в потенциальную энергию давления, обусловлива необходимую степень сжатия газа. Таким образом, в компрессорах второй группы сжатие осуществляется за счет торможения потока газа. [c.360]
Процесс расширения в ТРД происходит в турбине до точки г и в реактивном сопле до точки с. В турбине 4 (см. рис. 6.2) часть потенциальной энергии газов преобразуется в механическую работу на валу, передаваемую компрессору 2. Работа производится газами не только сжатыми в компрессоре, но и нагретыми в камере сгорания, поэтому удельная работа расширения 1т значительно больше удельной работы сжатия / . Так как расходы воздуха и газа отличаются мало, степень понижения давления в турбине всегда меньше, чем степень повышения давления в компрессоре, и перед реактивным соплом (точка т, см. рис. 6.3, а) избыточ- [c.259]
Другим типом замкнутых газотурбинных установок, в которых происходят процессы тепло- и массообмена при непосредственном контакте газообразных и жидких теплоносителей, могут быть парогазотурбинные установки [38]. В них при высокой степени сжатия газа может быть достигнут КПД 50—60 % при максимальной температуре цикла 1400 К посредством вспрыска жидкости (воды) в проточную часть компрессора. При этом снижается мощность привода компрессора вследствие испарения жидкости и охлаждения сжимаемого газа в проточной части компрессора за счет скрытой теплоты испарения жидкости [c.161]
В турбо-реактнвных двигателях наблюдается аналогичная картина за счёт механического сжатия. С ростом давления в камере сгорания давление за турбиной увеличивается, вследствие чего возрастают скорость истечения и тяга. Однако этот процесс не беспределен. Постепенно рост тяги становится слабее в некоторой точке тяга достигает максимума и затем падает до нуля. Дело в том, что увеличение степени повышения давления в компрессоре влечёт за собой повышение температуры газа, но при этом начальная температура в камере сгорания приближается к конечной (последняя имеет предел, зависящий от жаростойкости лонаток Турбины). В связи с этим при з величепни 44 г. Н. АОра.мовпч [c.689]
Увеличение температуры воздуха на входе в компрессор, естественно, приводит к некоторому увеличению температуры газа за СПГГ. Это немного сужает диапазон изменения нагрузки при данном способе регулирования. С другой стороны, увеличение температуры Т приводит также к повышению температуры в конце сжатия в дизеле. Это позволяет больше снизить степень сжатия дизеля, не опасаясь нарушения устойчивого процесса воспламенения топлива. Уменьшение степени сжатия дизеля, в свою очередь, дает возможность уменьшить индикаторную работу, число циклов и производительность компрессора, снизить минимальную нагрузку СПГГ. [c.170]
Бывают случаи, когда из-за неготовности ряда компрессор-ны х станций пропускная способность газопровода значительно отличается от проектной в сторону уменьшения. В этом случае регулирование производительности компрессорной станции не может быть достигнуто указанными выше методами и приходится часть перекачиваемого газа перепускать ( байпасировать ) с выкида на прием компрессорной станции. Этот способ является крайне неэкономичным и применяется редко. При перепуске поддерживается степень сжатия станции в диапазоне устойчивой работы центробежных нагнетателей. [c.19]
Таким образом, на сжатие воздуха в реальном цикле затрачивается боль-ujan работа, а при расширении газа в турбине получается меньшая работа по сравнению с идеальным циклом. КПД цикла получается ниже. Чем больше степень повышения давления л (т. е. выше р2>, тем больше сумма этих потерь по сравнению с полезной работой. При определенном значении я (оно тем выше чем больше Гз и внутренний относитель ный КПД турбины и компрессора т, е. меньше потери в них) работа турби ны может стать равной работе, затрачен ной на привод компрессора, а полезная работа — нулю. [c.175]
В зависимости от степени повышения давления различа от вентиляторы (я —- 1,0- 1,1) гаэо-дувки (л = 1,14) собственно компрессоры, предназначенные для сжатия газов (я = Зч-4). [c.158]
С целью получения газа высокого давления применяют многоступенчатое сжатие. В современных порщневых компрессорах степень повышения давления в одной ступени е 4. При более-высоких е (число ступеней сжатия >1) применяют промежуточное охлаждение газа (рис. 9.3, 9.4). Предельное значение е определяется допустимыми температурами газа в конце процесса сжатия исходя из требований предупреждения воспламенения паров смазочного масла в цилиндре компрессора при высоких температурах. [c.122]
На рис. 1.56 изображена принципиальная схема трехступенчатого (трехцилиндрового) компрессора, а на диаграммах (рис. 1.57, 1.58) в координатах р, V а Т, s представлены протекающие в нем теоретические процессы. Техническая работа в каждой ступени одинаковая, что достигается одинаковой степенью сжатия е. Для трехступенчатого компрессора ее можно найти следующим образом eiEjEa = = P2/Pi)(Pz/P2)(Pi/Pi) = Pi/Pi, или e = (p4/pi) / Соответственно для г-ступенчатого компрессора е = (а+i/Pi) = (Pko /Pi) % Рко — конечное давление газа г-ступенчатого компрессора. [c.86]
Сжатие и транспортировка газов. Компрессоры и вентиляторы
В соответствии с характером действия, поршневые компрессоры могут быть одинарного (или простого) действия и двойного действия. В агрегатах простого действия, за один ход поршня осуществляется одно всасывание или нагнетание. В компрессорах двойного действия, за один ход поршня осуществляется два всасывания или нагнетания.
По количеству ступеней сжатия поршневые компрессоры делятся на три типа: одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые. Ступенью сжатия принято называть часть компрессора, в которой газ сжимается до промежуточного или конечного давления.
Конструктивно, одноступенчатые компрессоры могут быть вертикальными или горизонтальными. Как правило, компрессоры с горизонтальной конструкцией являются машинами двойного действия, а компрессоры с вертикальной конструкцией относятся к агрегатам простого действия.
В одноступенчатом компрессоре простого действия с горизонтальным типом конструкции, поршень перемещается внутри цилиндра. Цилиндр оснащен крышкой, которая имеет всасывающий и нагнетательный клапаны. Поршень компрессора соединяется с шатуном и кривошипом. На валу кривошипа располагается маховик. В процессе хода поршня слева направо, в зоне между поршнем и цилиндром возникает разрежение. Разность давления в линии всасывания и цилиндре заставляет открываться клапан, в результате чего газ поступает в цилиндр. Когда поршень совершает обратное движение справа налево, всасывающий клапан закрывается, и газ в цилиндре сжимается до уровня давления p2. Далее, через клапан газ вытесняется в линию нагнетания. Цикл завершается и повторяется снова.
Одноступенчатый компрессор двойного действия оснащен четырьмя клапанами (двумя всасывающими и двумя нагнетательными). Такие машины устроены сложнее, но уровень производительности у них в два раза выше. В целях охлаждения цилиндр и крышки могут оснащаться водяными рубашками. Чтобы увеличить показатель производительности данные машины могут изготавливаться многоцилиндровыми конструкциями. Одноступенчатые компрессоры с вертикальным типом конструкции являются более производительными и быстроходными, чем горизонтальные. Кроме того, они занимают меньшую производственную площадь и более долговечны.
Двухступенчатые компрессоры с горизонтальным типом конструкции, как правило, оснащены одним цилиндром и ступенчатым или дифференциальным типом поршня. Газ подвергается сжатию в цилиндре левой стороной поршня, после чего проходит сквозь холодильник и подается в цилиндр с другой стороны, где сжимается до уровня p2.
Многоступенчатые конструкции оснащены цилиндрами, которые располагаются последовательно (система тандем) или параллельно (система компаунд). Существуют также оппозитные конструкции компрессоров, где поршни двигаются взаимно противоположно. Цилиндры в конструкциях данного типа располагаются по обе стороны вала.
Следует отметить, что реальный процесс сжатия газа в компрессоре отличается от теории. Так, между поршнем, когда он находится в крайнем положении и крышкой цилиндра есть некий свободный объем. Данный зазор носит название вредного пространства. В данном зазоре, по завершению нагнетания, сжатый газ расширяется при обратном ходе поршня. По этой причине всасывающий клапан открывается только после снижения уровня давления до уровня давлении на всасывании. Таким образом, поршень совершает холостое движение, что снижает производительность компрессора.
РАСЧЕТ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ ГАЗА НА КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ ПРИ НЕПРОЕКТНЫХ РЕЖИМАХ ПЕРЕКАЧКИ | Коршак
РАСЧЕТ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ ГАЗА НА КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ ПРИ НЕПРОЕКТНЫХ РЕЖИМАХ ПЕРЕКАЧКИ
А. А. Коршак
Аннотация
Значительную долю времени магистральные газопроводы (МГ) работают с производительностью, отличающейся от проектной величины. Причинами такого положения являются: изменение объемов добычи газа на промыслах, неравномерность газопотребления, отказы в работе линейной части газопровода или компрессорных станций (КС). Во всех перечисленных случаях требуется регулирование работы КС. В основу решения задачи положено уравнение баланса давлений в начале линейного участка магистральных газопроводов.
К сожалению, в такой постановке, задача до сих пор не решалась. Лишь были получены расчетные зависимости для нахождения производительности магистрального газопровода, которая установится в нем при отключении отдельных КС или газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Однако и эти формулы обесцениваются в связи с использованием не вполне корректных зависимостей, описывающих изменение давления в линейном участке газопровода и на стороне нагнетания КС. В первом случае не учитываются потери давления в пылеуловителях и АВО газа, во втором – ошибочно введено слагаемое, учитывающее изменение расхода газа, хотя этот фактор в полной мере учитывает изменяющаяся степень сжатия.
Разработаны предложения по определению необходимой степени сжатия газа при регулировании режима работы КС МГ в следующих ситуациях: отключение промежуточной КС; увеличение производительности МГ за счет сооружения дополнительных КС, изменения рабочих давлений в МГ и прокладки лупинга. Найденные величины необходимой степени сжатия газа следует использовать при определении необходимой частоты вращения ротора ЦБН. В заключение приводятся примеры расчетов, иллюстрирующие область применения указанных методов регулирования, работы компрессорных станций.
Ключевые слова
compressor station;doubling the number of stations;laying of looping;the degree of compression of the gas;the main gas pipeline;the station stop;компрессорная станция;магистральный газопровод;остановка станции;прокладка лупинга;степень сжатия газа;удвоение числа станций
Литература
Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. М.: Нефть и газ, 1999. 457 с.
Козаченко А.Н., Никишин В.И., Поршаков. Б.П. Энергетика трубопроводного транспорта газов. М.: Нефть и газ, 1999. 400 с.
Новоселов В.Ф. Гольянов А.И., Муфтахов Е.М. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации газопроводов. М.: Недра, 1982. 136 с.
Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций/ Шаммазов А.М.[ и др.] М.: Недра-Бизнесцентр, 2003. 404 с.
Щуровский В.А., Зайцев Ю.А. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты. М.: Недра, 1994. 253 с.
Трубопроводный транспорт нефти и газа: учебник для ВУЗов / Алиев Р.А. [ и др.]. М.: Недра, 1988. 368 с.
Коршак А.А., Нечваль А.М. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов: учебник для ВУЗов. СПб.: Недра, 2008. 488 с.
© 2021 УГНТУ.
Все права защищены.
Степень сжатия — это… Что такое Степень сжатия?
У этого термина существуют и другие значения, см. сжатие.Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.
- , где:
- = диаметр цилиндра;
- = ход поршня;
- = объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.
Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.
Степень сжатия, обозначаемая греческой буквой ε, есть величина безразмерная.1,2=15,8
Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.
Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 14 атм.).
Интересные факты
Двигатели гоночных автомобилей, работающих на метаноле, имеют степень сжатия, превышающую 15:1[источник?]; в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 11,1:1.
В 1950-60-е года одной из тенденций двигателестроения, особенно в Южной Америке, было повышение степени сжатия, которая к началу 1970-х на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако, это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале 1970-х годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.
Два основных принципа сжатия: объемное и динамическое
Поиск по вики-сайту о сжатом воздухе
Прежде чем вы узнаете о различных компрессорах и методах сжатия, сначала нам следует познакомить вас с двумя основными принципами сжатия газа. После этого мы сравним их и рассмотрим различные компрессоры в этих категориях.
Каковы два основных принципа сжатия?
Существует два общих принципа сжатия воздуха (или газа): сжатие возвратно-поступательным движением и динамическое сжатие. К первому типу относятся, например, возвратно-поступательные (поршневые) компрессоры, орбитальные (спиральные) компрессоры и различные типы ротационных компрессоров (винтовые, зубчатые, лопастные). При сжатии возвратно-поступательным движением воздух всасывается в одну или несколько камер сжатия, которые затем изолируются от входа. Постепенно объем каждой камеры уменьшается, и воздух внутри сжимается. Когда давление достигает расчетного коэффициента сжатия, открывается порт или клапан, и воздух выгружается в выпускную систему под действием постоянного уменьшения объема камеры сжатия. При динамическом сжатии воздух вращается лопастями быстро вращающегося рабочего колеса компрессора и разгоняется до высокой скорости. Затем газ выпускается через диффузор, где кинетическая энергия преобразуется в статическое давление. К основным компрессорам с динамическим сжатием относятся турбокомпрессоры с осевой или радиальной схемой потока.Что такое компрессоры с возвратно-поступательным движением?
Велосипедный насос демонстрирует простейшую форму сжатия с возвратно-поступательным движением, когда воздух втягивается в цилиндр и сжимается движущимся поршнем. Поршневой компрессор характеризуется тем же принципом работы и использует поршень, движение которого вперед и назад осуществляется с помощью шатуна и вращающегося коленчатого вала. Если для сжатия используется только одна сторона поршня, такой компрессор называется компрессором одностороннего действия. Если используются верхняя и нижняя стороны поршня, компрессор осуществляет двойное действие.Коэффициент давления представляет собой соотношение между абсолютными давлениями на входе и выходе. Соответственно, машина, которая всасывает воздух при атмосферном давлении (1 бар (а) и сжимает его до 7 бар избыточного давления, работает при коэффициенте давления (7 + 1)/1 = 8).
Схема компрессора для компрессоров с возвратно-поступательным движением
На двух графиках ниже показано (соответственно) соотношение давления и объема для теоретического компрессора и более реалистичная схема для поршневого компрессора. Рабочий объем — это объем цилиндра, в котором перемещается поршень на этапе всасывания. Объем камеры сжатия — это объем, расположенный под впускным и выпускным клапанами и над поршнем, который должен оставаться в верхней точке поворота поршня по механическим причинам.
Разница между рабочим объемом и объемом всасывания обусловлена расширением воздуха, оставшегося в объеме камеры сжатия перед началом всасывания. Разница между теоретической диаграммой p/V и фактической диаграммой обусловлена практической конструкцией компрессора, например, поршневого. Клапаны никогда не являются полностью герметичными, и между поршневой юбкой и стенкой цилиндра всегда присутствует утечка определенной степени. Кроме того, клапаны не могут полностью открываться и закрываться без минимальной задержки, что приводит к перепаду давления, когда газ протекает по каналам. Из-за такой конструкции газ нагревается при входе в цилиндр.
Работа компрессора с изометрическим сжатием:
Работа компрессора с изоэнтропическим сжатием:
Эти соотношения показывают, что для изоэнтропического сжатия требуется больше работы, чем для изотермического сжатия.
Что такое динамические компрессоры?
В динамическом компрессоре повышение давления происходит во время протекания потока газа. Протекающий газ разгоняется до высокой скорости с помощью вращающихся лопастей на рабочем колесе. Затем скорость газа преобразуется в статическое давление, когда газ вынужден замедляться при расширении в диффузоре. В зависимости от основного направления, используемого потоком газа, эти компрессоры называются радиальными или осевыми. По сравнению с компрессорами объемного типа динамические компрессоры имеют характеристику, при которой небольшое изменение рабочего давления приводит к значительному изменению скорости потока.Скорость каждого рабочего колеса имеет верхний и нижний предел расхода. Верхний предел означает, что скорость потока газа достигает скорости звука. Нижний предел означает, что противодавление становится больше, чем давление компрессора, что говорит о возникновении обратного потока внутри компрессора. Это, в свою очередь, приводит к пульсации, шуму и опасности механического повреждения.
Сжатие в несколько ступеней
Теоретически, воздух или газ могут быть сжаты изоэнтропически (при постоянной энтропии) или изотермически (при постоянной температуре). Любой процесс может быть частью теоретически обратимого цикла. Если бы сжатый газ можно было использовать сразу после сжатия при его конечной температуре, процесс изоэнтропического сжатия имел бы определенные преимущества. В действительности воздух или газ редко используются непосредственно после сжатия и перед применением их обычно охлаждают до температуры окружающей среды. Следовательно, предпочтительным является процесс изотермического сжатия, поскольку он требует меньшего количества работы. Обычный практический подход к выполнению процесса изотермического сжатия включает охлаждение газа во время сжатия. При эффективном рабочем давлении 7 бар изоэнтропическое сжатие теоретически требует энергии на 37% больше, чем изотермическое сжатие.
Практический метод снижения нагрева газа состоит в том, чтобы разделить сжатие на несколько ступеней. Газ охлаждают после каждой ступени перед сжатием до конечного давления. Это также увеличивает энергоэффективность, причем наилучший результат достигается, когда каждая ступень сжатия имеет одинаковый коэффициент давления. При увеличении количества ступеней сжатия весь процесс приближается к изотермическому сжатию. Тем не менее, существует экономический предел для количества ступеней, которые может использовать конструкция реальной установки.
В чем разница между турбокомпрессором и компрессором с возвратно-поступательным движением?
При постоянной скорости вращения кривая давления/расхода для турбокомпрессоров существенно отличается от эквивалентной кривой для компрессора с возвратно-поступательным движением. Турбокомпрессоры — это машины с переменным расходом и переменной характеристикой давления. С другой стороны, компрессор объемного типа представляет собой машину с постоянным расходом и переменным давлением. Компрессор обеспечивает более высокое отношение давления даже на низкой скорости. Турбокомпрессоры рассчитаны на большой расход воздуха.
Другие статьи по этой теме
Что такое сжатый воздух?
Мы постоянно сталкиваемся со сжатым воздухом, но что это такое? Предлагаем вам войти в мир сжатого воздуха и познакомиться с основными принципами работы компрессоров.
Воздушные компрессоры
Ознакомьтесь с широким ассортиментом надежных, экономичных и энергоэффективных компрессоров низкого, среднего и высокого давления для любой сферы применения.
Безмасляные воздушные компрессоры
- Уникальное оборудование. Соответствие классу 0. Многолетний опыт работы в области подготовки безмасляного сжатого воздуха для сфер применения с высокими требованиями к качеству воздуха
Описание технологии поршневого компрессора
- Ознакомьтесь с линейкой поршневых компрессоров компании «Атлас Копко». Надежная производительность для мастерских, гаражей, любителей, а также специализированных применений турбомашинного оборудования, таких как выдув ПЭТ-бутылок или производство СПГ.
Вот что на самом деле означает «коэффициент сжатия» и почему он имеет значение
Вы слышали термин «степень сжатия» раньше, но задумывались ли вы, что именно он означает? Что ж, пора объяснить, что такое степень сжатия и почему каждый автопроизводитель сейчас одержим ею, как Святым Граалем.
Степень сжатия, надо признать, сложнее, чем кажется на первый взгляд. Не помогает и то, что это один из тех терминов, которые вы слышите на автосалонах и в пресс-релизах без серьезных объяснений.Это одна из тех вещей, которые вы в большинстве своем пытаетесь понять, пытаясь произвести впечатление на артиста-трапеции, которого вы встретили в цирке на прошлых выходных.
Мы знаем, что высокая степень сжатия — это хорошо, а низкая — плохо. Мы знаем, что новый двигатель Mazda Skyactiv-X «Holy Grail» отличается высокой степенью сжатия, наряду с «дизельным убийцей» Infiniti и серией Toyota «Dynamic Force», которые рекламируют большую мощность при большей эффективности.
Мы живем в эпоху, когда инженеры не могут просто увеличить мощность двигателя, сделав его больше.Изменение степени сжатия двигателя становится обычным делом.
G / O Media может получить комиссию
(Кстати, если вы читаете это и фыркаете, потому что уже знаете, что такое степень сжатия, хорошо для вас! Не все остальные.)
What Defines Степень сжатия — это очень просто
Степень сжатия — это именно то, на что она похожа — степень, при которой вы сжимаете максимальный объем цилиндра в минимальный объем цилиндра. Это объем цилиндра, когда поршень полностью опущен по сравнению с полностью вверху.Это написано и сказано в виде соотношения. Например, для двигателя со степенью сжатия 9: 1 вы бы сказали, что это «девять к одному».
А теперь представьте себе цилиндр в своей голове. Поршень движется вверх и вниз внутри этого цилиндра. Когда поршень находится в самой нижней точке, это называется нижней мертвой точкой. Вот где объем цилиндра наибольший. Когда поршень находится в наивысшей точке цилиндра, это называется верхней мертвой точкой, и именно здесь объем цилиндра наименьший. Сравнение этих двух объемов — вот откуда взялось ваше соотношение.
Если вы такой же наглядный ученик, как я, вам понравится этот созданный мной GIF, показывающий, как работает четырехтактный двигатель. Видите, как поршень движется вверх во время такта сжатия? Это весь воздух и топливо сжимаются в цилиндре. Если двигатель имеет высокую степень сжатия, это означает, что данный объем воздуха и топлива в цилиндре сжимается в гораздо меньшее пространство, чем двигатель с более низкой степенью сжатия.
А теперь пример с простой математикой, мой любимый вид.
Представьте, что у вас есть двигатель, объем цилиндра и камеры сгорания которого составляет 10 куб. См, когда поршень находится в нижней мертвой точке. После того, как впускной клапан закрывается и поршень поднимается вверх во время такта сжатия, он сжимает топливно-воздушную смесь в объеме одного кубического сантиметра. Этот двигатель имеет степень сжатия 10: 1.
Вот и все! Это степень сжатия. Общий рабочий объем плюс сжатый объем (включая объем головки блока цилиндров и все, что находится выше того места, где поршень «движется») в один только сжатый объем .
Почему лучше — это сложно
Но понимание , что такое степень сжатия , менее важно, чем понимание , почему нам это важно, или почему высокая степень сжатия — это такое стремление.
Лучшее объяснение, которое я получил в этом, было от моего коллеги и инженера Дэвида Трейси, который затем обратился за помощью к другим инженерам и профессорам. Лучший ответ из них дал доктор Энди Рэндольф, технический директор ECR Engines. Он проводит исследования трансмиссии для NASCAR, и его объяснение предельно ясно:
С точки зрения непрофессионала, мощность двигателя генерируется, когда сгорание воздействует на поршень и толкает поршень вниз по цилиндру во время такта расширения.
Чем выше поршень находится в канале ствола в момент начала сгорания, тем большее усилие будет приложено.
По мере увеличения степени сжатия поршень перемещается выше в отверстии в верхней мертвой точке, следовательно, появляется дополнительная сила для хода расширения (дополнительная сила для того же количества топлива равняется более высокой эффективности).
Теперь мы на самом деле нужно больше понимать о , почему в дополнение к , как , и это означает, что нам придется рискнуть в области термодинамики.
Суть всего этого в том, что более высокая степень сжатия означает, что двигатель получает больше работы при том же количестве топлива. Это хорошо для энергии, а также миль на галлон.
Чтобы объяснить, почему более высокая степень сжатия дает лучшую эффективность, мы не собираемся слишком углубляться в термодинамику, но, черт возьми, давайте просто окунем кончики пальцев ног. Это здорово и полезно для души.
Более высокое сжатие означает больше работы, но больше давления
На изображении выше показана диаграмма «давление-объем» для идеального и типичного бензинового двигателя.Он визуально показывает, что происходит в вашем двигателе, когда он сжигает бензин.
На диаграмме выше нижняя кривая 1-2 показывает ход сжатия.
Строка 2-3 показывает горение.
Верхняя кривая 3-4 показывает ход расширения.
А линия 4-1 показывает отвод тепла при открытии выпускного клапана.
Чтобы быть более техническим, на диаграмме кривая 1-2 показывает такт сжатия, в котором давление (ось y) увеличивается, а объем (ось x) падает, когда поршень действительно воздействует на газ, сжимая его.Строка 2-3 показывает тепло, выделяющееся при сгорании, быстро увеличивая давление и температуру газа. Кривая 3-4 показывает увеличение объема и падение давления по мере того, как газ действует на поршень во время такта расширения. Линия 4-1 показывает отвод тепла от газа в окружающую среду по мере того, как давление возвращается к окружающему при открытии выпускного клапана. Наконец, плоская линия 1-5 внизу представляет такт выпуска и возврат поршня в верхнюю мертвую точку в конце.
Область внутри этих 1-2-3-4 строк показывает, сколько работы проделано двигателем.Более высокая степень сжатия означает, что две вертикальные линии на графике будут перемещаться влево и вверх, оставляя больше области в пределах, чем при более низкой степени сжатия, и, таким образом, работа выполняется. Но, как вы можете видеть на этой диаграмме, вы столкнетесь с более высоким давлением. Другими словами, вы получите больше механической работы от двигателя с высокой степенью сжатия. Вы будете получать большее давление в цилиндре и на поршне из-за тепловыделения от сгорания.
Более высокая степень сжатия также означает больший тепловой КПД.
Также важно отметить, что тепловложение и тепловые потери во время цикла вашего двигателя связаны с КПД как функцией степени сжатия.Все это работает по двум идеям. Во-первых, любая тепловая энергия, поступающая в систему, должна быть преобразована либо в механическую работу, либо в отходящее тепло. Во-вторых, термический КПД — это просто выходная работа, деленная на погонную энергию. Итак, вы можете вывести взаимосвязь между термическим КПД и степенью сжатия, как MIT, построенное на его веб-странице и показанное выше. Уравнение здесь (nu — термический КПД, r — степень сжатия, а гамма — свойство жидкости) :
Когда вы даете двигателю определенного рабочего объема более высокую степень сжатия, вы эффективно сдвигаете фотоэлектрическую диаграмму вверх и влево, и увеличивают тепловложение (Qh на диаграмме) в большей степени, чем тепловые потери (Ql).Другими словами, вы превращаете больше входящей энергии в работу. Вот Джейсон Фенске из Engineering Explained , разбирающий взаимосвязь между степенью сжатия, теплопередачей и эффективностью:
В любом случае, дело в том, что термодинамика диктует, что термический КПД возрастает с увеличением степени сжатия, как вы можете видеть на этом графике и уравнении. выше. А это означает больше лошадиных сил, лучшую экономию топлива, более тяжелые кошельки и более широкие улыбки. Управляйте любым вялым, хрипящим, всасывающим газ, старым американским V8 с низкой степенью сжатия, и вы поймете, о чем я.
Степень сжатия также делает такие двигатели, как двигатель Mazda Skyactiv-G, такими эффективными. Mazda, первая из серии новых двигателей с высоким и переменным сжатием от Mazda, Nissan / Infiniti и Toyota, на данный момент имеет самую высокую степень сжатия в отрасли — 14: 1, поэтому она может справляться с высоким расходом топлива. показатели экономичности и мощности даже без турбонагнетателя.
Почему более высокое сжатие означает более высокое октановое число
Почему не все просто используют высокие степени сжатия? Что ж, высокая степень сжатия — вот почему многим двигателям требуется топливо премиум-класса или высокооктановый бензин.Октановое число, как указывается в статье How Stuff Works , является мерой способности бензина сопротивляться детонации.
По сравнению с газом с высоким октановым числом бензин с низким октановым числом более склонен к самовоспламенению из-за высоких температур и давления наддува. По сути, вам нужен газ, который воспламеняется, когда вы этого хотите, а не тот, который воспламеняется, когда вы, , не хотите, чтобы зажигался. Такое неконтролируемое горение называется детонацией.Стук — это плохо; он снижает крутящий момент и может нанести непоправимый ущерб вашему двигателю.
Высокая степень сжатия увеличивает риск детонации, поэтому в двигателях с очень высокой степенью сжатия используется высокооктановый гоночный газ или (сейчас чаще) E85. При сжатии газы имеют тенденцию нагреваться, поэтому повышенная плотность тепла может привести к преждевременному сгоранию топлива до того, как свеча зажигания воспламенит его. Повторяю: это плохо.
Mazda пришлось проделать большую работу с поршнем и конструкцией выхлопной системы, чтобы уменьшить детонацию в двигателе 14: 1, работающем на газовом насосе.Поршни в двигателе Skyactiv-X, например, имеют полость посередине, чтобы позволить Mazda выстрелить потоком богатого топлива вокруг свечи зажигания в обедненной смеси, и, да, есть причина, по которой это было не так. Технология не проста в разработке.
Что еще интересно, так это то, что вы не можете просто сделать двигатель с такой высокой степенью сжатия, как вы хотите. Я обратился к Джону Хойенге, владельцу производственного выхлопа и раллийного магазина Nameless Performance, чтобы поговорить о рисках и преимуществах высокой компрессии.
Джон строит раллийный автомобиль Nissan 240SX, на который он меняет четырехцилиндровый SR20VE, который в настоящее время развивает около 250 лошадиных сил на колесах всего из 2,0 литров. Как ни удивительно, но без турбонаддува. Все, что Джон должен поблагодарить, — это очень высокая степень сжатия 14,5: 1. «Сжатие выполняет больше работы, — пояснил он, — поэтому тем больше мощности [двигатель] будет производить без наддува».
При этом, поскольку это гоночный двигатель, он использует гоночный бензин или E85 с очень высоким октановым числом.Джон сказал, что при степени сжатия выше 14,5: 1 возникает риск самовоспламенения, а также может вылететь шток или раскрутить подшипник. Это то, что небрежно называют «взрывом».
Есть предел тому, насколько высоко вы можете подняться
Я спросил, почему мы не видим, что люди не бегают с двигателями, которые имеют значительно более высокую степень сжатия, чем все, что мы видим сегодня. Неприлично завышенные соотношения, вроде 60: 1. Джон рассмеялся. Он объяснил, что металл просто не может выдерживать такие высокие уровни нагрузки, а такая степень сжатия приведет к тому, что вещи будут настолько горячими, что они взорвут любой двигатель.
Конечно, не все из нас строят гоночные автомобили с гоночными двигателями, поэтому об изменении степени сжатия нам не о чем беспокоиться. Но мы случайные владельцы автомобилей и энтузиасты квазидвигателей, так что это было объяснением того, что означает степень сжатия и почему это важно. Вам больше не нужно притворяться, теперь вы знаете, что это такое.
А теперь иди, найди того артиста на трапеции и расскажи ему, что ты чувствуешь!
Что такое сжатие в бензиновом двигателе с насосом
Четырехтактный (или четырехтактный) двигатель называется так потому, что в процессе выработки мощности поршень четыре раза проходит вверх и вниз по каналу.Этими тактами или событиями являются такт впуска, сжатия, мощности и выхлопа. Как вы можете предположить, эффективное функционирование всех важно для создания двигателя большой мощности. Но из четырех такт сжатия имеет гораздо менее очевидные, но более далеко идущие последствия для оптимальных характеристик двигателя и его последующего успеха в качестве производителя энергии.
Очевидно, что основная идея такта сжатия состоит в том, чтобы сжать всасываемый заряд с максимальной эффективностью и с минимальной утечкой.Мы должны помнить об этом по мере продвижения, потому что есть два основных фактора, связанных со степенью сжатия. Первый — это расчетное соотношение, которое мы будем называть геометрическим или статическим соотношением. Следующим и не менее важным фактором является то, насколько эффективно и в какой степени физические компоненты двигателя сжимают заряд в пространстве сгорания. По сути, то, что мы собираемся здесь рассмотреть, является мерой того, насколько эффективно наша теоретическая степень сжатия переводится в реальное давление в цилиндре перед сгоранием.На это сильно влияют такие факторы, как кольцо и уплотнение клапана, а также события открытия / закрытия клапана.
Возможно, вы слышали термин «коэффициент сжатия» (CR) много раз, но, возможно, не знаете точно, что определяет CR или как он рассчитывается. Если это так, вам нужно обратиться к соседней боковой панели.
Также может показаться, что мы идем здесь по проторенной дорожке, но стоит быстро взглянуть на четыре хода, поскольку каждый из трех других тесно связан с тактом сжатия.Посмотрите на четырехтактную последовательность событий на боковой панели. Каждый из этих ходов должен эффективно выполнять свою задачу, чтобы двигатель мог производить высокую мощность. Начнем с такта впуска. Чем эффективнее цилиндр наполняется на такте впуска, тем больше оборотов может вращать двигатель, прежде чем он «перестанет дышать». Чем лучше впускное наполнение, тем выше давление на такте сжатия. Это, наряду с такой высокой степенью сжатия, которую выдерживает топливо, означает значительно более высокое давление на рабочем такте.
Переходя к самому такту сжатия, мы обнаруживаем, что чем выше степень сжатия, тем выше результирующее давление сгорания. Более того, заряд также сгорает быстрее, поэтому для оптимального сгорания требуется меньше времени. В дополнение к этому количество остаточного выхлопа, остающегося в камере в начале такта впуска, меньше. Это уменьшает нежелательное разбавление впуска выхлопными газами. Это наиболее очевидные факторы увеличения мощности, но они ни в коем случае не являются наиболее влиятельными.Есть и другие, менее очевидные, но более важные последствия, с которыми мы поговорим позже, когда мы подробно рассмотрим CR и коэффициенты сжатия. Далее идет рабочий ход. Каждый бит мощности, развиваемой двигателем, создается на этом такте. Мы должны убедиться, что все, что происходит до, во время и после этого инсульта, либо усиливает его, либо, по крайней мере, оказывает на него минимальное негативное влияние. Это означает, в первую очередь, не только герметизацию цилиндра, но также обеспечение того, чтобы он не протекал на протяжении рабочего хода и чтобы его герметизирующая способность не происходила за счет высокого трения между кольцом и стенкой цилиндра.Последний из четырех тактов — выхлоп. Здесь мы должны убедиться, что опорожнение баллона происходит без чрезмерных насосных потерь. Любое давление, остающееся в цилиндре, пока поршень движется вверх по отверстию, является отрицательной мощностью. Что касается эффективности такта выпуска, более высокий CR может, как мы увидим позже, привести к значительному снижению насосных потерь.
Упрощенная термодинамика Чтобы понять, что увеличение CR приведет к повышению давления в цилиндре, требуется самое малое количество умственных способностей, что приводит к тому, что выходной крутящий момент во всем диапазоне оборотов просто следует этому примеру.Что менее очевидно, так это то, что увеличение выхода из более высокого CR происходит в основном за счет увеличения теплового КПД. Тепловой КПД — это мера того, насколько эффективно двигатель преобразует тепловыделяющий потенциал топлива при сжигании с соответствующим количеством воздуха в механическую энергию. Объяснить все это (начиная от неочищенного топлива и воздуха до выхода на маховик) гораздо сложнее, чем у нас есть пространство (или наклон), с которым нужно иметь дело, но это не имеет значения, поскольку здесь применяется наиболее подходящая и относительно простая часть. не является.
Чтобы более четко оценить, как повышается термический КПД, нам нужно рассмотреть, что, по сути, является противоположной стороной медали для CR. Это коэффициент расширения (ER), который описывает то, что происходит, когда поршень движется вниз по каналу во время рабочего хода, а не то, что происходит, когда он движется вверх во время такта сжатия.
Взгляните на диаграмму спада давления в цилиндре, а затем давайте рассмотрим характерную разницу (вычисленную с учетом типичных тепловых потерь) между цилиндром с высокой степенью сжатия и цилиндром с низкой степенью сжатия.На мгновение представим, что цилиндры 15: 1 и 2: 1 начинаются в ВМТ с давлением 1000 фунтов на квадратный дюйм. Когда поршень каждого цилиндра движется вниз по каналу, падение давления идет по совершенно другой линии. Цилиндр 15: 1 понижает давление намного быстрее, чем его аналог 2: 1, из-за более быстрого изменения объема. Ему нужно только немного спуститься вниз по каналу, чтобы первоначальный объем увеличился вдвое, тогда как цилиндр 2: 1 должен пройти до дна канала, чтобы удвоить свой первоначальный объем.В конце хода цилиндр 15: 1 опустился примерно на 25 фунтов на квадратный дюйм выше атмосферного, в то время как в цилиндре 2: 1 давление все еще составляет около 260 фунтов на квадратный дюйм. Проще говоря, цилиндр с высокой степенью сжатия, когда выпускной клапан открывается при НМТ, сбрасывает только 2,5 процента своего первоначального давления, тогда как цилиндр 2: 1 сбрасывает 26 процентов!
До этого момента мы предполагали, что оба цилиндра начинаются с давления 1000 фунтов на квадратный дюйм. На самом деле, лучшее, что может создать цилиндр с соотношением 2: 1, составляет около 200 фунтов на квадратный дюйм.Это дает нижнюю кривую (голубая линия) на нашем графике. Цилиндры 2: 1 и 15: 1 потребляют примерно одинаковое количество топлива и воздуха. Но мы можем видеть, что цилиндр 15: 1 имеет большую площадь под кривой на величину, равную площади, заштрихованной зеленым. Добавление зеленой заштрихованной области под кривой дает примерно удвоение выходной мощности при том же количестве топлива и воздуха. Это означает, что при той же теплотворной способности топлива мы удвоили тепловой КПД и, таким образом, получили вдвое больше энергии.
Из того, что мы уже рассмотрели, вы можете понять, почему цилиндр с высокой степенью сжатия обеспечивает лучшую мощность и экономию топлива. Причина не только в том, что заряд сжимается сильнее и результирующее давление сгорания увеличивается, но также потому, что более высокая степень расширения позволяет извлечь больше энергии из исходного заряда высокого давления.
Просмотреть все 30 фотографийПростое теоретическое усиление мощности Приведенная ниже формула (см. Рис. 1) может использоваться для расчета теоретического прироста мощности, наблюдаемого при повышении CR, и диаграмма избавит вас от усилий по вычислению этого прироста.Эта формула не учитывает неизбежные тепловые потери, поэтому, чтобы учесть это, значение «K» обычно снижают с 1,4 до 1,3. Используя это значение, мы обнаруживаем, что, не изменяя ничего, кроме сжатия, выходной сигнал в значительной степени следует тенденции, продиктованной формулой, примерно до 15: 1. С этого момента химические реакции, вызываемые генерируемыми высокими температурами и давлением, поглощают тепло и возвращают его обратно в цикл только на столь позднем этапе расширения, что не служат никакой полезной цели.Из-за этого многие научные учебники скажут вам, что попытка использовать CR выше 14: 1 — бесплодное занятие. Но это применимо только в том случае, если в двигатель не вносятся никакие другие изменения. Если, как мы сейчас увидим, воспользоваться преимуществами сверхвысокой компрессии, ситуация изменится.
Динамическое сжатие В реальном мире мы обычно обнаруживаем, что теоретические увеличения обычно не наблюдаются на практике из-за потерь, которые мы проигнорировали, чтобы упростить и без того сложную теорию.Для высокопроизводительных двигателей часть того, что не учитывается простым уравнением теплового КПД, дает результаты намного лучше, чем предполагалось. Другими словами, все цифры на графике (рис. 2) находятся на нижней стороне. Например, слегка модифицированный малоблочный Chevy 9: 1 350 будет развивать крутящий момент около 380 фунт-фут. Основываясь исключительно на нашей формуле теплового КПД, повышение степени сжатия до 12: 1 должно увеличить этот показатель до 397 фунт-футов. На практике это число обычно превышается, и чем больше задействованный кулачок, тем больше выигрыш.Чтобы понять, как можно большего, давайте посмотрим, как кулачок влияет на ситуацию. При более низких оборотах мы обнаруживаем, что статический CR никогда не реализуется, потому что наша формула теплового КПД предполагает, что впускной клапан закрывается точно при НМТ до начала такта сжатия. На самом деле этого не происходит.
При низких оборотах скорость порта и волны давления слишком слабые, чтобы вызвать какой-либо удар цилиндра. Добавьте к этому тот факт, что даже короткий кулачок примерно на 250 градусов по времени вне седла не закроет клапан примерно до 50 градусов после НМТ.На рис. 3 показана типичная величина движения поршня назад по каналу перед закрытием впускного отверстия для трех кулачков. Из-за задержки закрытия впуска мы обнаруживаем, что в течение периода, когда поршень перемещается вверх по каналу от НМТ до закрытия клапана, значительное количество всасываемого воздуха на низких оборотах возвращается во впускной коллектор. Это означает, что объемный КПД (эффективность дыхания) и, следовательно, эффективный рабочий объем цилиндра намного ниже 100 процентов. Другими словами, цилиндр объемом 100 куб. См со статическим CR 10: 1 может улавливать только 75 куб. См воздуха.Это означает, что динамический CR, составляющий примерно 8,5: 1, упал значительно ниже статического CR 10: 1. Чем больше кулачок, тем сильнее проявляется этот эффект.
Пример здесь покажет, насколько сильно влияет задержка закрытия впуска на динамический CR. Давайте возьмем три кулачка разной продолжительности, все из которых имеют угол осевой линии лепестка (LCA) 108 градусов и все синхронизированы с опережением на 4 градуса. Вместе с тем, допустим, наш статический CR составляет 12: 1. С кулачком продолжительности 250 градусов динамический CR будет в пределах от средних до низких 11 с.Для кулачка длительностью около 275 градусов динамический CR упадет примерно до середины 10 секунд. Из-за геометрии кривошипа поршень / шатун поршень имеет тенденцию двигаться намного медленнее вокруг НМТ. Это работает в нашу пользу для более коротких кулачков, но поршень быстро выходит из этого оптимального положения, поэтому, как только мы значительно пройдем около 280 градусов, нам лучше иметь приличный динамический CR. Чтобы дать вам представление о том, в какой степени это происходит, мы находим, что в нашем примере кулачок для гонок на 300 градусов, используемый со статическим CR 12: 1, имеет динамический CR всего около 8.3: 1. Этот фрагмент информации должен показать важность наличия достаточного CR для большой камеры. Если нет, то, возможно, результаты динамометрического теста на рис. 4 верны. Это некоторые тесты, которые я провел с 2-литровыми кулачками Ford Pinto, которые я разработал для Kent Cams в Англии несколько лет назад. Я понимаю, что очень немногие из вас водят Pintos, но двухлитровая версия этого двигателя из-за своей геометрии реагирует примерно так же, как и типичный малоблочный Chevy, поэтому результаты применимы напрямую. Из этих результатов мы видим, что с CR 9: 1 получился кулачок с углом обзора 260 градусов (серые кривые на рис.4) неплохие результаты от низких оборотов на высоких оборотах. Как и ожидалось, к моменту приближения к 5000 об / мин у него начал падать крутящий момент, а мощность достигла почти 140 л.с. Затем этот кулачок был заменен на 285-градусный кулачок. На том же CR 9: 1 (синие кривые на рис. 4) этот больший кулачок упал на 38 фунт-фут крутящего момента при 1750 об / мин. Это означает сокращение на 32 процента. Дополнительная продолжительность не окупалась до 3750 оборотов в минуту. С этого момента более крупный кулачок окупился, увеличив максимальный крутящий момент на 4 фунт-фут и почти на 26 л.с.На этом этапе головка была фрезерована, чтобы довести CR почти до 12: 1. Результаты этого перемещения показаны зелеными кривыми на рис. 4. Как вы можете видеть, это увеличение сжатия компенсировало почти весь потерянный крутящий момент на низкой скорости. Вдобавок ко всему, комбинация большой кулачок / высокая степень сжатия дала прирост на 15 фунт-фут и 33 л.с. Если перейти к 350-дюймовому двигателю, цифры будут больше похожи на 40 с лишним фунт-футов и 95 л.с. Так реалистичны ли эти цифры? Конечно, есть. Я видел прирост более чем на 100 л.с. по сравнению с 355-дюймовым малоблочным Chevy с увеличенной на 25 градусов продолжительностью кулачка, на 100 тысячных большей подъемной силой и на 2 балла большей степенью сжатия.
Большой рост, наблюдаемый при сочетании большего сжатия и кулачка, легче понять, когда мы вернемся к основам. Если вы посмотрите на числа на диаграмме (рис. 3), вы увидите, что наибольший выигрыш от увеличения сжатия происходит при переходе от низкого уровня сжатия к более высокому. Переход от 8: 1 до 10: 1 дает теоретические 3,7 процента, тогда как повышение степени сжатия на те же два пункта с 11: 1 до 13: 1 дает только 2,5 процента. Это означает, что чем больше размер кулачка, тем он более чувствителен к увеличению CR, особенно в нижнем диапазоне оборотов.
Давление сжатия Теперь некоторые из вас задаются вопросом, имеет ли двигатель, который вы только что построили и установили, достаточное сжатие для выбранного вами кулачка. Предполагая, что ваш двигатель имеет хорошее кольцо и уплотнение клапана, простой способ определить, так ли это, — проверить давление сжатия в цилиндре. С помощью пакета колец и процедуры подготовки отверстия, которые я использую, мои собственные двигатели почти всегда имеют почти нулевую утечку, и мы рассмотрим, как этого добиться позже. Если цилиндры герметичны, я ищу 190 фунтов на квадратный дюйм в качестве нижнего предела с предпочтительно 200 фунтов на квадратный дюйм в качестве целевого значения при использовании топлива с октановым числом 93.Для каждого октанового числа менее 93 давление сжатия должно быть примерно на 5 фунтов на квадратный дюйм меньше, чтобы избежать детонации при нормальных обстоятельствах.
Каким бы хорошим ни был тест на сжатие, чтобы определить, сопровождается ли используемый вами кулачок соответствующими компрессионными петлями, в определенной степени, в зависимости от того, насколько хорошо уплотняются кольца и клапаны. Лучший способ установить это — провести тест на утечку. Для этого потребуется прибор для проверки герметичности и источник сжатого воздуха под давлением около 100–110 фунтов на квадратный дюйм. Вопрос о том, насколько допустима утечка, открыт для обсуждения.С кольцами и подготовкой отверстий, которые я использую, я ожидаю не более 1 процента, и обычно я вижу что-то близкое к нулю. Но средний уличный двигатель редко бывает настолько хорош, поэтому мы поговорим о более практичных цифрах. Если ваши баллоны проверяются на 7 процентов или меньше, тогда все в порядке. С таким цилиндром, позвольте манометру компрессии пройти 8 насосов и использовать это как показание, чтобы определить вашу совместимость кулачка / сжатия. Если кольцевое уплотнение таково, что показывает 10-процентную утечку, то это граница для высокопроизводительного двигателя, и показания компрессии будут занижены искусственно.Если утечка составляет 15 процентов или более, то, возможно, вам следует рассмотреть новые кольца как средство повышения производительности, а также как восстановление.
Соотношение впускных и выпускных клапанов Управляющие факторы, влияющие на наилучшее соотношение впускных и выпускных клапанов для максимальной производительности (и это предполагает, что используется все доступное пространство для клапанов), были предметом многочисленных споров, которые, в основном, часть, оставила читателя мало или не поумнеет. Часто разрекламированное правило 75 процентов обычно принимается без лишних вопросов.На самом деле значение далеко не фиксированное. Оптимальное соотношение впуска и выпуска может варьироваться от 0,75: 1 (для двигателя с наддувом с низким CR) до 1: 0,6 (для безнаддувного двигателя с очень высокой степенью сжатия). Здесь обычно не принимают во внимание то, что CR по большей части является контролирующим фактором. Поскольку цилиндр с высокой степенью сжатия передает энергию на кривошип намного раньше во время рабочего такта, мы можем воспользоваться некоторыми преимуществами. Наиболее очевидным является то, что выпускной клапан можно открыть раньше и дольше держать открытым.Это может быть сделано для улучшения выходной мощности на высоких оборотах без значительного влияния на выходную мощность двигателя на низких оборотах. Правило здесь состоит в том, что чем выше степень сжатия, тем меньше требуется выпускной клапан для выполнения работы. Это, в свою очередь, оставляет больше места для большего потребления.
Когда мы вынуждены использовать более низкую степень сжатия, например, в случае двигателя с наддувом, тогда выпускной клапан необходимо оставить на седле до конца рабочего такта, чтобы не сбрасывать излишне полезное давление в цилиндре.Поскольку он должен открываться позже, остается меньше времени для продувки выхлопных газов, поэтому необходимо использовать клапан большего размера за счет впуска. Это правило 75-процентного расхода выхлопных газов, упомянутое ранее, работает для двигателей в диапазоне от 10 до 13: 1, но к тому времени, когда мы дойдем до 16: 1 с плюсом, оптимальным будет поток выхлопных газов около 65 процентов от впускного.
Просмотреть все 30 фотографий Здесь показан типичный тестер сжатия. При прогретом двигателе немного откройте дроссельную заслонку и проверните двигатель. Продолжайте проворачивать и проверять, какое давление зарегистрировано на восьмом такте сжатия.Если вы вынуждены придерживаться обычных головок, сделанных по образцу пластин оригинального образца, то Chevys с большим блоком могут быть чем-то вроде закона сами по себе. По сравнению с обычным двигателем с параллельными клапанами, камера несколько меньше обычного. Chevy с большим блоком продаж потерпит значительное повышение кроны до того, как компромисс начнёт сводить на нет потенциальные выгоды. Главное — убедиться, что приподнятая часть короны не слишком плотно закрывает свечу зажигания. Если достижение CR приводит к чрезмерно навязчивой головке, есть альтернативное решение.Вместо того, чтобы пытаться уменьшить емкость камеры сгорания, попробуйте увеличить емкость цилиндра. Этого можно добиться либо за счет увеличения диаметра отверстия, либо за счет увеличения хода. Например, если вы хотели достичь, скажем, 10,5: 1 с 454, для этого потребуется максимальная работа по фрезерованию головки плюс проникновение поршня, приближающееся к полдюйма. Работа по фрезерованию головки потребует большого количества, возможно, дорогостоящей обработки коллектора для повторного выравнивания портов. Более простым и минимально более дорогим способом было бы установить одну из стальных литых Scat 4.Строкеры 25 дюймов. Это в сочетании со 100-тысячным внутренним каналом не только даст 505 дюймов, но также позволит достичь соотношения 10,5: 1 с очень приемлемой высотой коронки около 150 тысячных. Такой же ход можно применить и к мелким блокам. Использование недорогого строкера в 350 Chevy не только дает дополнительные кубики, но также позволяет достичь CR 10,5: 1 с поршнями с плоским верхом и обычными немолотыми головками 68cc.
Просмотреть все 30 фотоДавайте немного поговорим о закалке.Охлаждающий зазор — это расстояние между декой поршня и торцом головки блока цилиндров в ВМТ. Свободные (широкие) зазоры для гашения могут фактически способствовать детонации. Худшее, что нужно иметь для большинства традиционных V-образных восьмицилиндровых двигателей с клиновидной головкой, составляет от 100 до 125 тысячных долей. Уменьшение этого зазора (путем фрезерования блока или более высокого поршня) может существенно предотвратить детонацию. То, насколько плотно можно произвести закалку, зависит от того, насколько гибкими являются блок и нижний конец в сборе и какое тепловое расширение должно быть допущено.С хорошими стальными стержнями и кривошипом чистый зазор обычно можно уменьшить до 30 тысячных. С типичной прокладкой FelPro толщиной около 40 тысячных это будет означать, что поршни выйдут из блока на 10 тысячных.
Если гашение так хорошо подавляет детонацию и позволяет использовать более высокие CR для большей мощности и лучшего пробега, почему завод не делает его жестким с самого начала? Вкратце ответ — выбросы. Сильное охлаждение на слишком большой площади (такое, какое было в типичных моделях Chevy или Ford с малым блоком до 1997 года) приводит к увеличению несгоревших выбросов углеводородов.Однако закалка является ключевым элементом быстрого горения, и это само по себе может привести к успешному использованию более высокого CR, как мы видим с семейством двигателей LS1 / 6. Для современных двигателей тенденция заключалась в использовании более открытой камеры с меньшей площадью закалки, но чтобы сделать закалочное действие более активным путем ее затягивания по мере необходимости. Хотя высокая степень сжатия увеличивает расход топлива, она может вызвать резкое увеличение оксидов азота, которые являются основной причиной смога. Это компенсируется тем фактом, что, поскольку камера быстрого горения требует меньшего опережения зажигания, величина давления в цилиндре и температура, создаваемые для развития определенной мощности, меньше, поэтому в этом отношении снижается содержание оксидов азота.В целом, оптимизация зазора закалки и площади закалки (в процентах от диаметра отверстия) — это что-то вроде натянутой проволоки, выполняемой на уровне оригинального оборудования, и вы можете спросить, стоит ли нам беспокоиться об этом для наших уличных машин? Ответ — нет.» Некоторые «кошки» с высоким расходом и хорошо откалиброванная система подачи топлива будут контролировать выбросы.
Просмотреть все 30 фотографийСдерживание давления Высокая степень сжатия предъявляет повышенные требования к герметичности цилиндров. Чем выше давление, тем больше внимания нужно уделять деталям.Первая часть уравнения для герметизации цилиндра — убедиться, что ваша механическая мастерская оттачивает блок правильно. Это должно включать использование плиты настила для имитации деформации, вызванной напряжениями затяжки болтов головки. Затем убедитесь, что ваша механическая мастерская знает тип используемого материала поршневых колец, чтобы они могли нанести соответствующую отделку. Затем хорошенько протрите отверстия новой подушечкой Scotch Brite и большим количеством средства для очистки двигателя Gunk. После этого протрите (жесткой щеткой) отверстия сильным жидким моющим средством и промойте их горячей водой.Убедившись, что они чистые и без песка, опустите блок из шланга и опрыскайте обработанные поверхности WD-40, чтобы предотвратить ржавчину.
Теперь, когда отверстия готовы, давайте посмотрим на кольца, которые будут на них ездить. С современными маслами износ колец уже не является проблемой, которая была раньше. В этом случае используйте самые тонкие из практичных колец. Многие поршни V-8 старого образца все еще производятся в широких масштабах. Большинство этих поршней все еще имеют компрессионные кольца диаметром 5/64 дюйма. Нет веских причин для использования этих более широких колец.Кольца шириной 1/16 дюйма или даже 43 тысячных — это то, что вам нужно. Имейте в виду, что чем шире кольцевые зазоры, тем больше потеря давления в цилиндре и, следовательно, мощности. Добавьте к этому увеличение прорыва в картер. Это приводит к более быстрому загрязнению масла и необходимости более частой замены масла. Если вы собираетесь использовать обычные кольца, то зазоры между ними должны быть минимальными, рекомендованными производителем. Если вы можете себе это позволить, выбирайте кольца Total Seal, поскольку они действительно обеспечивают почти 100-процентную герметичность и, что не менее важно, сохраняют ее в течение значительно более длительного периода, чем даже лучшие кольца обычного типа.
Просмотреть все 30 фотографийВозможно, вы слышали термин «перенос газа», но не совсем понимаете, что он означает. Это метод поддержки верхнего кольца давлением камеры сгорания, чтобы кольцо было более плотно прижато к отверстию. Есть два типа газовых каналов: те, которые проходят вниз через головку поршня, и те, которые расположены радиально, пересекая верхнюю поверхность канавки верхнего кольца. Газовые порты радиального типа обычны для двигателей для гонок на длинные дистанции. Текущая тенденция заключается в использовании радиальных газовых патрубков, поскольку они кажутся такими же эффективными, но не чрезмерно ускоряют износ колец и отверстий в ВМТ.С хорошей гоночной смесью или уличной синтетикой износ цилиндра в ВМТ не является проблемой. Я только что завершил 1000-мильный тест на выносливость с новым гоночным маслом Joe Gibbs Racing, и кольца поршневых поршней JE в моем двигателе Cup Car изношены менее чем на три десятых тысячной доли от поверхности. Такой износ привел к тому, что зазор между кольцами увеличился всего на одну тысячную. Анализ масла в точке 100 и 1000 миль показал, что большая часть износа пришлась на первые 100 миль. Это указывает на то, что комбинация кольца и масла может быть пригодна для пробега до 10 000 миль.
Просмотреть все 30 фотографийОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СЖАТИЯ CR — это отношение объема над поршнем в НМТ (слева) по сравнению с объемом в ВМТ (справа). Формула CR: (V + C) / C. В этой формуле V — это рабочий объем цилиндра (т. Е. Рабочий объем цилиндра в кубических сантиметрах или кубических сантиметрах), а C — общий объем камеры сгорания (в кубических сантиметрах), когда поршень находится в ВМТ.
Пример может выглядеть так: скажем, объем над поршнем в НМТ равен 110 куб. См, причем 100 куб. См — это рабочий объем (V) из-за движения поршня, а 10 куб. См — общее пространство сгорания (C), остающееся в ВМТ.Когда содержимое цилиндра в НМТ сжимается в 10 куб.см, оставшихся в ВМТ, заряд занимает 1/11 часть пространства, так что CR составляет 11: 1. Чтобы узнать, какие общие кубические сантиметры камеры сгорания требуются для CR, вы хотите вычесть 1 из этого отношения и разделить результат на рабочий объем цилиндра.
Просмотреть все 30 фотоГоловки CC Сюда входит бюретка объемом 100 куб. См и подставка для нее.Также требуется пластина из оргстекла, которая для большинства отечественных головок V-8 потребует некоторых вырезов для бровей, чтобы очистить клапаны. У COMP Cams есть недорогой комплект со всеми необходимыми деталями. Для получения легко видимой измерительной жидкости используйте жидкость для омывателя ветрового стекла. Содержащийся в нем спирт уменьшает ржавчину и помогает снизить поверхностное натяжение.
ФУНКЦИЯ ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Слева направо представлены такты впуска, сжатия, мощности и выпуска четырехтактного или четырехтактного двигателя. На такте всасывания свежий воздух / топливо проходит мимо открытого впускного клапана, когда поршень движется вниз по каналу.Примерно в нижней мертвой точке (НМТ) впуск закрывается, и движение поршня вверх по отверстию запускает такт сжатия. В какой-то момент непосредственно перед тем, как поршень достигнет вершины такта сжатия в верхней мертвой точке (ВМТ), свеча зажигания загорится. В этот момент происходит небольшая задержка сгорания, прежде чем оно действительно начнется (отсюда и сгорание незадолго до ВМТ). Когда поршень проходит через верхнюю мертвую точку, в результате сгорания происходит сгорание заряда, и выделяемое тепло вызывает быстрое повышение давления в содержимом цилиндра.Это давление толкает поршень вниз по отверстию во время рабочего хода. Когда поршень приближается к концу рабочего хода, выпускной клапан начинает открываться. Первоначально газы, все еще находящиеся под относительно высоким давлением, выходят наружу через постепенно открывающийся выпускной клапан. К тому времени, когда поршень начинает двигаться вверх по отверстию, выпускной клапан уже далеко отходит от своего седла. После этого первоначального «продувки» цилиндра движение поршня вверх по каналу выталкивает оставшийся отработанный заряд через выпускной клапан.В верхней части такта выпуска впускное отверстие начинает открываться, и вся последовательность событий начинается заново.
Просмотреть все 30 фотографий Просмотреть все 30 фотографийКакая связь между степенью сжатия и экономией топлива?
Как мы узнали на предыдущей странице, статическая компрессия двигателя измеряется, когда впускной воздушный клапан двигателя полностью закрыт. Однако в реальной эксплуатации этого почти никогда не происходит. Двигатель работает так быстро, что впускной воздушный клапан может потребоваться снова открыть до того, как поршень завершит свой полный ход вверх и вниз.Когда это происходит, часть давления внутри цилиндра падает, что снижает эффективность. По сути, здесь больше места для воздуха, поэтому двигатель теряет часть мощности из-за сгорания топлива и воздуха.
Динамические степени сжатия учитывают движение впускного клапана. Инженеры могут настроить двигатель так, чтобы впускной клапан закрывался раньше, что помогает нарастить давление в цилиндре. Двигатель также можно настроить так, чтобы клапан закрывался позже, но это позволяет выпустить немного воздуха и снизить эффективность использования топлива двигателем.
Вычислить динамическую степень сжатия на самом деле довольно сложно. Для этого вы используете длину хода и длину шатуна, чтобы определить положение поршня, когда клапан полностью закрыт. Поскольку это соотношение обнаруживается, когда поршень находится в середине своего хода, оно всегда ниже, чем степень статического сжатия. Как и при статическом сжатии, более высокая степень сжатия означает более эффективное использование топлива и лучшую экономию топлива.
Сегодняшние высокоэффективные двигатели на многих современных автомобилях во многом обязаны своей экономией топлива своей высокой степени сжатия.Но у двигателя с высокой степенью сжатия есть и недостатки. Чтобы он работал безупречно, вам нужно использовать высокооктановый газ, который дороже, чем обычный неэтилированный газ. Если пропустить бензин премиум-класса, со временем в двигателе может появиться детонация. Детонация двигателя — это когда сгорание топливовоздушной смеси не происходит в оптимальное время хода поршня. Использование низкооктанового топлива в двигателе с высокой степенью сжатия может повысить вероятность детонации двигателя, поэтому, если вы приобретете новый, экономичный автомобиль с высокой степенью сжатия, убедитесь, что вы используете тип газа, рекомендованный в руководстве пользователя, чтобы получить большая часть из этого.
Ищете дополнительную информацию о степени сжатия двигателя и экономии топлива? Просто перейдите по ссылкам на следующей странице.
Степень сжатия и октановое число: что вам нужно знать
Тем, кто никогда не изучал это или забыл, полезно знать: все двигатели внутреннего сгорания автомобилей работают примерно одинаково. Подавляющее большинство автомобилей имеют четырехтактные газовые двигатели; каждый такт или такт сжатия — это когда цилиндр, полный газа и воздуха, сжимается до значительно меньшего объема, прежде чем он воспламеняется свечой зажигания [источник: Arman].
Точнее говоря, поршень сжимает смесь топлива и воздуха в камере сгорания двигателя. А так называемая степень сжатия — а у каждого двигателя есть своя степень — относится к тому, сколько топлива и воздуха сжимает поршень. «В четырехцилиндровом 2-литровом двигателе каждый цилиндр имел бы объем 500 куб. «Когда поршень движется вниз по цилиндру, он втягивает 500 куб. См воздуха и топлива.Клапаны закрываются, и поршень движется вверх, сжимая заряд объемом 500 куб. Если этот заряд сжимается до 50 куб. См, степень сжатия двигателя будет 10: 1 ».
Помните, что при нормальных обстоятельствах смесь сжатого воздуха и газа воспламеняется от свечи зажигания. Но когда этого не происходит, и вместо этого смесь взрывается в камере сгорания, а не воспламеняется свечой зажигания, что называется детонацией — или, как это более широко известно, детонацией и звоном [источник: Nielsen].
Чтобы проиллюстрировать, что здесь происходит, Нильсен предлагает подумать о велосипеде. Для выработки максимальной мощности оптимальным подходом является приложение давления вниз в верхней части хода и равномерное давление примерно в нижней части хода. «То же самое и с поршнем, движущимся в цилиндре», — говорит он. «Когда цилиндр взрывается, топливо горит со сверхзвуковой скоростью и слишком быстро высвобождает свою энергию, что-то вроде быстрого удара по педали велосипеда».
Это подводит нас к октановому числу бензина.Проще говоря, октановое число — это показатель способности газа сопротивляться детонации. Большинство заправочных станций предлагают три класса октана: обычно 87, среднее 89 и премиальное 92 или 93 [источник: Федеральная торговая комиссия]. Определить октановое число бензина несложно: станции должны размещать их на ярко-желтых наклейках на каждом насосе.
Щелкните вперед, чтобы узнать, что такое степень сжатия и как двигатель может предупреждать вас о стуке и пинге.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Произошла ошибка при установке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Основы сжатия природного газа — Введение
Эта E -Наконечник — первая из серии, которая охватывает основы сжатия природного газа.Несмотря на то, что компрессоры представляют собой сложные машины, эта серия призвана упростить ключевые концепции, вызывающие озабоченность при сжатии природного газа в поршневых или винтовых компрессорах. Основываясь на основах взаимосвязи между объемом, давлением и температурой газа, в этой серии статей будет разрабатываться понимание емкости и мощности для сжатия, а также ключевых переменных, влияющих на то и другое.
Во-первых, мы упростим сжатие до уменьшения известного объема газа, чтобы обсудить взаимосвязь между объемом , давлением и температурой .Это должно вернуть вас в старшую школу с воспоминаниями о Бойлсе Ло и Чарльзе Лоу.
Затем мы добавим свойства сжимаемого газа в соответствие с законом идеального газа и сжимаемостью. Закон определяет количество молекул газа, которые могут поместиться в определенный объем при известных условиях, что важно при сжатии газа, поскольку мы пытаемся переместить как можно больше газа.
Упрощенный объем, использованный выше, определяется физическими размерами цилиндров компрессора (или роторов в случае винта) и, умноженный на рабочую скорость, об / мин , по сути, является рабочим объемом компрессора .Однако производительность компрессора газа зависит от того, сколько молекул газа поместится в этот объем смещения, на который влияют давление и температура, а также от того, какая часть смещения может быть использована.
Не весь рабочий объем можно заполнить газом, который со временем будет выходить из баллона. Это отношение объема к рабочему объему называется Volumetric Efficiency , на которое влияет объем цилиндра Clearance (например, VVCP, карманы, прокладки и т. Д.) И степень сжатия .Хотя винтовой компрессор не имеет возможности регулировать зазор, производительность можно уменьшить относительно рабочего объема, открыв золотниковый клапан .
Наконец, для сжатия газа требуется энергия. Эта энергия поступает от привода, а для поршневых и винтовых компрессоров природного газа этот привод чаще всего представляет собой двигатель, работающий на природном газе, или электродвигатель, и выражается как мощность в киловаттах или лошадиных силах . Количество Power , необходимое для сжатия, зависит от количества сжимаемого газа, Capacity , и диапазона давления, в котором должен сжиматься газ, Compression Ratio .
Таким образом, хотя инженерные расчеты, определяющие сжатие газа, являются сложными, эта серия E -Tips покажет, как твердое понимание характеристик компрессора может быть достигнуто за счет понимания поведения газа при изменении давления и температуры и что:
Емкость ( Q) является функцией
Рабочий объем ( D) и объемный КПД ( VE%)
Объемный КПД ( VE%) является функцией
Зазор ( CL%) и степень сжатия ( CR)
Мощность ( кВт / л. С.) Зависит от
Вместимость ( Q) и степень сжатия ( CR)
При разработке вышеуказанных взаимосвязей в этих E -Tips будут использоваться концепции, чтобы объяснить рабочий диапазон компрессоров и почему кривые производительности выглядят именно так.Кроме того, они будут смотреть на то, как изменения параметров смещают рабочие характеристики, увеличивая или уменьшая производительность при заданном давлении всасывания или требуя большей или меньшей мощности для сжатия заданного объема газа. Это ключевая концепция для понимания влияния изменения условий, таких как температура всасывания и давление нагнетания, а также того, почему изменение положения кармана ( VVCP ) приводит к определенному результату работы компрессора (или, может быть, почему это нет! ).
Во втором E -Tip в этой серии, Enalysis Tip 1.