УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА

Полезная модель относится к средствам обучения и может быть использована в учебном процессе для исследования характеристик поршневого компрессора.
Известна установка для получения сжатого осушенного воздуха, содержащая свободнопоршневой дизель-компрессор с компрессионными камерами, линию нагнетания с установленными последовательно по ходу газа адсорбером, фильтром и регулятором давления, а также клапан- распределитель с входом и выходами, при этом последние через обратные клапаны соединены с компрессионными камерами, она содержит запорный клапан, включенный в линию нагнетания перед адсорбером, а вход клапана-распределителя соединен с линией нагнетания между фильтром и регулятором давления через перепускной запорный клапаны (SU 1537892 A1 5F В 31/00, 1990 г.).
Недостатком данной установки является невозможность определить рабочие параметры компрессора такие, как давление и температура в ступенях.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является установка для исследования характеристик поршневого компрессора, содержащая поршневой компрессор с компрессионными камерами, линию нагнетания, в которой на входе и выходе каждой ступени установлены датчики температуры воздуха, а на выходе каждой ступени линии нагнетания установлены манометры, кроме того в установку введен воздушный баллон, соединенный с выходом третьей ступени линии нагнетания через запорный вентиль и между вентилем и баллоном установлен манометр (RU 104979 U1 F04B 31/00 2010 г.).
Данная установка не позволяет определить параметры компрессора при процессе сжатия воздуха близком к изотермическому, то есть при постоянной температуре воздуха в компрессоре, из-за отсутствия межступенчатых холодильников.
Задачей полезной модели является снижение температуры воздуха в компрессоре, за счет охлаждения его в межступенчатых холодильниках.
Сущность полезной модели заключается в том, что установка для исследования характеристик поршневого компрессора содержит поршневой компрессор с компрессионными камерами, линию нагнетания, в которую на входе и выходе каждой ступени установлены датчики температуры воздуха, а на выходе каждой ступени линии нагнетания установлены манометры, кроме того установка содержит воздушный баллон, соединенный с выходом третьей ступени линии нагнетания через запорный вентиль и между вентилем и баллоном установлен манометр, а также в линию нагнетания между первой и второй ступенью компрессора, установлен первый межступенчатый холодильник, второй межступенчатый холодильник установлен между второй и третьей ступенью компрессора, третий межступенчатый холодильник установлен между третьей ступенью компрессора и запорным вентилем.
На фигуре 1 представлена схема установки для исследования характеристик поршневого компрессора, которая содержит поршневой компрессор с компрессионными камерами 1, линию нагнетания 2, соединенную с каждой ступенью компрессора, в которую на входе и выходе каждой ступени установлены датчики температуры воздуха: датчик температуры воздуха на входе в первую ступень 3, датчик температуры воздуха на выходе из первой ступени 4, датчик температуры воздуха на входе во вторую ступень 5, датчик температуры воздуха на выходе из второй ступени 6, датчик температуры воздуха на входе в третью ступень 7 и датчик температуры воздуха на выходе из третьей ступени 8. А на выходе каждой ступени линии нагнетания 2 установлены манометры: манометр выхода первой ступени 9, манометр выхода второй ступени 10, манометр выхода третьей ступени 11. Кроме того в установку введен воздушный баллон 12, соединенный с выходом третьей ступени линии нагнетания 2 через запорный вентиль 13 и между вентилем 13 и баллоном 12 установлен манометр 14. Также в линию нагнетания 2 между первой и второй ступенью установлен первый межступенчатый холодильник 15, второй межступенчатый холодильник 16 установлен между второй и третьей ступенью и в линии нагнетания 2 между третьей ступенью и запорным вентилем 13 установлен третий межступенчатый холодильник 17.
Установка работает следующим образом.
При работе компрессора 1 воздух поступает в линию нагнетания 2 через датчик температуры 3, регистрирующий температуру всасываемого воздуха, в первую ступень компрессора 1. Первая ступень компрессора 1 сжимает воздух и нагнетает его через датчик температуры 4, регистрирующий температуру воздуха на выходе из первой ступени, и манометр 9, регистрирующий давление нагнетания первой ступени, по нагнетающей магистрали 2 сжатый воздух проходит через первый межступенчатый холодильник 15, охлаждается и поступает к датчику температуры 5, регистрирующий температуру входа воздуха во второй ступени. Далее воздух сжимается второй ступенью компрессора 1 и нагнетает его, через датчик температуры 6, регистрирующий температуру воздуха на выходе из второй ступени и манометр 10, регистрирующий давление нагнетания второй ступени, ко второму межступенчатому холодильнику 16, в котором охлаждается и поступает к датчику температуры 7, регистрирующий температуру воздуха на выходе из второй ступени, по нагнетающей магистрали 2. Далее воздух поступает в третью ступень компрессора 1 и после сжатия нагнетается через датчик температуры 8, регистрирующий температуру воздуха на выходе из третьей ступени, манометр И, регистрирующий давление нагнетания третьей ступени, охлаждается в третьем межступенчатом холодильнике 17 и по нагнетающей магистрали 2 к запорному вентилю 13, который находится в открытом положении. Через вентиль 13 воздух поступает через манометр 14, регистрирующий давление в баллоне 12.
При достижении давления 20, 40, 60 атмосфер, в баллоне 12, фиксируются показания всех датчиков температур 3, 4, 5, 6, 7, 8, и всех манометров 9, 10, 11. При этом засекают время работы компрессора до заполнения его до давления 60 атмосфер и фиксируют времена заполнения баллона до давления 20 и 40 атмосфер.
По полученным показаниям температуры и давления можно определить основные характеристики компрессора. Это степень сжатия компрессора или степень повышения давления, работа, затрачиваемая на сжатие воздуха, массовый и объемный расход компрессора, а также эго эффективный КПД. Установка позволяет, по полученным данным давления и объема ступеней компрессора, произвести приближенное построение диаграммы процесса сжатия воздуха в компрессоре без учета сопротивления движению газа в холодильниках и с допущением, что на всем протяжении процессов всасывания и нагнетания значения давления в цилиндрах остается постоянным. Площадь диаграммы в определенном масштабе выражает работу сжатия и перемещения газа за один оборот вала без учета механических потерь.
Использование межступенчатых холодильников позволяет понизить температуру воздуха в компрессоре, что приводит к уменьшению показателя политропы сжатия и как следствие уменьшению работы, затрачиваемой компрессором на сжатие воздуха.
Применение установки для исследования характеристик поршневого компрессора в учебном процессе, в отличие от испытательных установок и стендов, позволяет привить обучаемым навык проведения экспериментальных исследований, а при обработке результатов эксперимента привить навык научного анализа. Также полезная модель наглядно показывает, как изменяется давление и температура воздуха в ступенях компрессора с учетом охлаждения воздуха в межступенчатых холодильниках в зависимости от увеличения давления в баллоне.