Многоступенчатое сжатие. Его преимущество перед одноступенчатым сжатием.

Многоступенчатое сжатие позволяет получить больше давление газа. Это выгодно. Низотермическое сжатие всегда сопровождается повышением температуры газов. Повышение температуры к конце сжатия выше 200 °С не допустимо из-за возможности коксования и воспламенения смазки. Поэтому после каждой ступени сжимаемый газ направляется в холодильник, где охлаждается при постоянном давлении до температуры близкой к первоначальной.

1 – 2 – политропное сжатие в первой ступени,

2 – 3 – изобарное охлаждение,

3 – 4 – политропное сжатие во второй ступени,

4 – 5 – изобарное охлаждение,

5 – 6 – политропное сжатие в третьей ступени,

6 – 7 – изобарное охлаждение,

1 – 2’ – политропное сжатие в одноступенчатом компрессоре.

Вывод: промежуточное охлаждение газа приближает процесс сжатия к изотермическому, промежуточное охлаждение газа в совокупности с многоступенчатым сжатием существенно уменьшает техническую работу на привод компрессора.

14. Пояснить целесообразность охлаждения поршневого компрессора. Имеет ли одноступенчатый поршневой компрессор предел сжатия?

Для экономичности процесса, процесс сжатия должен быть изотермическим, так как при изотермическом сжатие работа, потребляемая компрессором, меньше чем при других видах сжатия. То есть, для того чтобы снизить потребляемую компрессором работу, его цилиндр интенсивно охлаждается водой. В реальном компрессоре осуществить изотермическое сжатие не удается, так как охлаждающий цилиндр вода не может отвести всю теплоту, выделяющую при сжатии воздуха. Поэтому реальный процесс протекает по политропе. Но из сказанного выше следует что повышение температуры газа в цилиндре приводит к уменьшению производительности компрессора.

Кроме того, охлаждение цилиндра необходимо также для понижения температуры сжимаемого газа, чтобы предупредить самовоспламенение распыленного и смешенного с воздухом смазочного масла.

В реальном компрессоре поршень не подходит к крышке цилиндра в плотную, между ними остаётся «вредное пространство». В результате не весь сжатый газ выталкивается из цилиндра и производительность компрессора уменьшается, чем меньше конечное давление => чем меньше объём зажимает газ в конце сжатия, тем больше его доля остаётся во вредном пространстве. В противном случае, когда конечный объём газа сжатия равен объёму вредного пространства, производительность компрессора окажется нулевой.

V_n – объём вредного пространства.