V. Обработка результатов экспериментальных исследований

1. По экспериментальным данным проводят расчеты для каждого режима работы компрессора и заполняют табл. 3 в приложении, в которой приводится:

а) Объемный расход поступающего из компрессора воздуха находится по ротаметру 9 и рис.5.

б) Массовый расход поступающего из компрессора воздуха, кг/c:

, (1)

где - объемный расход поступающего из компрессора воздуха, м³/с;

- плотность воздуха в помещении, кг/м³ (из табл. 5 в приложении).

в) Степень повышения давления в компрессоре:

, (2)

где - абсолютное давление воздуха на входе в компрессор, Па ();

- абсолютное давление воздуха на выходе из компрессора, Па () давлению в ресивере.

г) Удельная работа компрессора при адиабатном сжатии, Дж/кг:

, (3)

где - показатель адиабаты для воздуха ();

- газовая постоянная сжатого воздуха, Дж/(кг×К), (примечание: при давлении до 10 МПа Дж/кмоль×К, кг/кмоль);

- соответственно температура воздуха в помещении и в ресивере, К.

д) Мощность компрессора при изоэнтропическом (адиабатном) сжатии, Вт:

, (4)

е) Мощность, потребляемая асинхронным двигателем из сети, Вт:

. (5)

Мощность на валу компрессора, Вт:

, (6)

где - показание ваттметра, Вт;

- кпд электродвигателя;

- кпд ременной передачи.

ж) Коэффициент полезного действия компрессорной установки:

. (7)

з) Удельный расход энергии компрессорной установки, кВт·ч/(1000·м³):

, (8)

где - мощность на валу компрессора, Вт;

- объемный расход воздуха, м³/с.

и) По данным из таблицы 3 приложения строят характеристики компрессора:

; ; ; .

Примечание. Примерный вид характеристики компрессора показан на рисунке 2 - кривая 1 и рис. 3.

2. Пользуясь экспериментальными данными табл. 4 приложения “Характеристика сети воздухоснабжения”:

а) Для воздухопровода II строят зависимость (рис. 2, кривая 2).

На пересечении с характеристикой компрессора находят рабочую точку и определяют подачу компрессора в этой точке .

б) Затем строят зависимости:

(рис. 2, кривая 3).

Как показано на рис. 2 в рабочей точке при определяют значения

.

в) По экспериментальным данным определяют величину коэффициента трения по длине трубопровода по следующей методике.

Аналитически потери давления на трение в трубопроводе определяют по формуле, Па:

, (9)

где - объемный расход воздуха, проходящего по воздухопроводу, м³/с;

- комплекс значений, являющийся постоянной величиной для данного воздухопровода (Па×с²)/м⁶,

здесь - коэффициент трения по длине воздухопровода;

- приведенная длина воздухопровода, м;

- внутренний диаметр воздухопровода, м;

- средняя плотность сжатого воздуха, кг/м³.

Приведенная длина воздухопровода вводится в расчетную формулу для того, чтобы одновременно с потерями давления по длине (на трение из-за шероховатости) учесть потери в местных сопротивлениях (изгибы, расширение и сужение труб, вентили). Ее величина определяется из выражения, м:

,

где - геометрическая длина воздухопровода, м.

Таким образом коэффициент трения по длине определяется из формулы (9) с учетом местных сопротивлений. Средняя плотность сжатого воздуха при давлении до 10 МПа достаточно корректно рассчитывается по уравнению состояния, кг/м³:

, (10)

здесь - средняя температура сжатого воздуха в воздухопроводе, К;

- газовая постоянная сжатого воздуха, Дж/(кг×К);

- абсолютное давление сжатого воздуха в рабочей точке, Па.

Так как в общем случае коэффициент зависит от режима движения и расхода сжатого воздуха, его численное значение следует рассчитывать по экспериментальным данным при установившемся режиме работы компрессора на сеть, т.е. в рабочих точках СВС.

Предварительно в рабочих точках оценивают величину критерия Рейнольдса и режим движения сжатого воздуха в воздухопроводе II:

, (11)

где - средняя по сечению и длине воздухопровода скорость движения сжатого воздуха, м/с (при давлении до 10 МПа);

- объемный расход сжатого воздуха в рабочей точке СВС, м³/с;

- внутренний диаметр воздухопровода, м ( м);

- коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с (определяется для давления до 10 МПа в зависимости от температуры по табл. 5 в приложении).

По величине числа определяют режим движения сжатого воздуха (ламинарный или турбулентный) в рабочих точках. Так как в лабораторной установке режим движения воздуха всегда турбулентный, в связи с малым диаметром трубопровода, то для определения коэффициента трения пользуемся зависимостью уравнения (12).

Для определения коэффициента воздухопровода II первоначально, по графическим зависимостям на рисунке 2 находят , в рабочей точке СВС. Затем определяют . Далее, пользуясь вычисленным значением комплекса , рассчитывается величина коэффициента в рабочей точке СВС:

. (12)

г) По данным из таблиц 3 и 4 приложения выполняют следующие операции:

- строят характеристики компрессорной установки и воздухопроводов I, II для режима одновременной подачи воздуха потребителям (рис. 4);

- определяют величину и в рабочих точках, , ;

- анализируют полученные результаты, сопоставив режимы подачи воздуха для одного и одновременно на двух потребителей (рис. 2, 4).

д) По графикам на рисунках 2, 3, 4 ориентировочно оценивают значения в рабочих точках и приводят результаты в виде таблицы.

В заключение студенты выполняют отчет по обеим частям лабораторной работы и делают выводы.

Для выполнения лабораторной работы и ее защиты студенты должны подготовить ответы на контрольные вопросы:

1. В каких случаях используют уравнение состояния идеального и реального газа при компрессорном сжатии?

2. Перечислите основные типы компрессоров.

3. Запишите уравнения процессов сжатия в поршневых компрессорах. Изобразите процессы в диаграммах и .

4. Нарисуйте теоретическую и действительную индикаторную диаграммы поршневого компрессора.

5. На что расходуется энергия, подводимая к компрессору?

6. Запишите формулу определения мощности компрессора.

7. Укажите в каком диапазоне значений изменяется к.п.д. поршневых компрессоров?

8. Как охлаждаются поршневые компрессоры и сжатый газ?

9. Расскажите о назначении технологического оборудования компрессорных станций.

10. Перечислите потребителей сжатого воздуха в промышленности.

11. Как определить коэффициент трения на участке сети воздухоснабжения?

12. Как влияет режим движения воздуха на линейные и местные потери давления?

13. Каким уравнением можно описать характеристику сети?

14. Что характеризует рабочая точка компрессор - сеть воздухоснабжения?

15. Какие мероприятия приводят к повышению эффективности работы СВС?

Литература

1. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. -М.: Энергоатомиздат, 1984. -416 с.

2. Карабин А.И. Сжатый воздух. -М.: Машгиз, 1964. -370 с.

3. Рахмилевич З.З. Компрессорные установки. -М.: Химия, 1989.

4. Лобачев Б.Н. Расчет воздухопроводов. -М.: Госстройиздат, 1959.