Многоступенчатое сжатие

Применяется для получения высоких давлений путём последовательного прохождения ступеней сжатия с обязательным промежуточным охлаждением газа. Объёмы цилиндров последовательно уменьшаются!!!

а) Однорядный двойного действия со ступенями сжатия в отдельных цилиндрах. Поршни движутся в одном направлении – поэтому возникают большие инерционные силы.

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – шатун;

6 – ползун (крейцкопф); 7 – кривошип; 8 – маховик; 9 – промежуточный холодильник.

б) Оппозитный двухрядный. С противоположным движением поршней. Это позволяет уравновесить силы инерции. Достигается большая скорость вращения коленвала и, следовательно, становится выше производительность.

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – шатун;

6 – ползун (крецкопф); 7 – кривошип; 8 – маховик; 9 – промежуточный холодильник.

в) Двухступенчатый простого действия с V-образным расположением цилиндров. Имеет ряд достоинств: уменьшение занимаемых производственных площадей; непосредственное соединение с электродвигателем.

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – шатун; 6 – ползун (крецкопф); 7 – кривошип; 8 – маховик; 9 – промежуточный холодильник.

г) Двухступенчатый с дифференциальным поршнем (поршнем переменного сечения). Имеет возможность в одном цилиндре производить две или более ступеней сжатия.

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – шатун;

6 – ползун (крейцкопф); 7 – кривошип; 8 – маховик; 9 – промежуточный холодильник.

При числе ступеней сжатия n и степени сжатия в одной ступени получаем:

С учётом потерь давления между ступенями

Обычно степень сжатия в одной ступени , чтобы температура газа в конце сжатия не превышала 150-160 ⁰C. Производительность многоступенчатого компрессора определяется производительностью первой ступени.

Энтропийная диаграмма (T-S) для многоступенчатого компрессора

Допущения:

1) Газ охлаждается до начальной температуры;

2) Потери давления в холодильнике равны нулю;

3) Мёртвые пространства не учитываются.

Линия BK соответствует изотермическому сжатию от давления P₁ до P_к; (в одноступенчатом компрессоре).

Линия AL соответствует политропическому сжатию в одноступенчатом компрессоре.

Процесс многоступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением более близок к изотермическому.

Если степени сжатия постоянны по ступеням и T_вых=T₁, то теоретическая работа многоступенчатой машины

Предельная температура в конце сжатия:

Теоретический объёмный КПД машины: