Обработка индикаторной диаграммы.

Испытание поршневого компрессора.

Содержание работы

Характер протекания действительных процессов в цилиндре поршневой машины можно изучить, рассматривая индикаторную диаграмму, полученную во время работы машины с помощью прибора, называемого индикатором.

На рис. 3 изображена индикаторная диаграмма реального поршневого одноступенчатого воздушного компрессора. Она снимается механическим пружинным индикатором и показывает изменение давления воздуха в рабочей полости цилиндра в зависимости от объема газа в цилиндре.

В данной работе для индицирования компрессора ВК3-6 использовался индикатор типа МИ-2. Один датчик индикатора пружинного типа устанавливается на клапанной крышке компрессора и сжатие пружины пропорционально давлению в цилиндре, другой датчик связан с ходом поршня и дает сигнал, пропорциональный объему цилиндра.

Кривая 1 – 2 изображает процесс сжатия воздуха, происходящий при закрытых всасывающем и нагнетательном клапанах компрессора. В реальном компрессоре этот процесс протекает при довольно сложных условиях теплообмена. Поэтому он принимается политропным. Уравнение линии процесса в системе координат РV имеет вид РVⁿ=соnst, где n – показатель политропы.

В реальном компрессоре во время процесса сжатия интенсивность теплообмена и направление потока теплоты изменяются, поэтому значение показателя политропы также меняется вдоль кривой 1 – 2. В начале сжатия температура свежего воздуха ниже, чем температура поршня и стенок цилиндра, и теплота подводится от них к воздуху, при этом значение показателя политропы n больше показателя адиабаты k (n>k). В процессе сжатия температура воздуха возрастает и в некоторый момент сравнивается с температурой поршня и стенок цилиндра. В этот момент n=k. Процесс сжатия усложняется и другими факторами, в том числе утечками воздуха из цилиндра. Описать аналитически действительный процесс сжатия воздуха в компрессоре с учетом влияния всех факторов не представляется возможным. по этой причине в расчетах описанный процесс принимают политропным со средним значением показателя политропы n_ср. При работе компрессора с охлаждаемым цилиндром среднее значение показателя политропного процесса сжатия должно быть больше единицы (изотермическое сжатие), но меньше показателя k (адиабатное сжатие), т. е. 1< n_ср< k.

Среднее значение показателя n_ср обычно определяют как среднее арифметическое значение показателей политроп для малых отрезков процесса, в данном случае линии 1 – 2. Показатель политропы отдельного отрезка находят аналитически по координатам двух крайних точек рассматриваемого отрезка, обозначают их i и i+1. На этом отрезке значение n принимается постоянным.

Запишем для крайних точек отрезка уравнение политропы:

Р_iV =Р_i+1Vⁿ_i+1.

Логарифмируя его, получим

lg Р_i+n lg V_i= lg Р_i+1+n lg V_i+1, откуда

. (1)

Нетрудно показать, что значения Р_i, V_i, Р_i+1, V_i+1 можно выбрать непосредственно из индикаторной диаграммы в миллиметрах, не считаясь с масштабом координат.