Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych POLITECHIKA KRAKOWSKA Inyu Inżynierii Cieplnej i Proceowej Zakład Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych LABORATORIUM TERMODYAMIKI I POMIARÓW MASZY CIEPLYCH Podawy eoreyczne do ćwiczeń laboraoryjnych Badanie prężarek wyporowych opracował: dr inż. Ryzard Kanor
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 2. Wprowadzenie W zależności od wywarzanego ciśnienia azyny prężające dzieli ię na: I. wenylaory, o przyroście ciśnienia do 3 kpa, II. duchawy, podwyżzające ciśnienie czynnika w granicach od 3 kpa do 300 kpa (3 bar), III. prężarki, w kórych przyro ciśnienia je więkzy od 3 bar, IV. awy (ekhauory), kórych ciśnienie na aniu je znacznie niżze od aoferycznego. Ry.. Typowe zakrey oowania azyn pięrzających w zależności od ciśnienia prężania p ab oraz wydajności Przedawiony podział je orienacyjny, w zczególności przy rozgraniczeniu duchaw i prężarek. Wynika o z faku dynaicznego rozwoju zarówno znanych ypów prężarek, jak i zupełnie nowych konrukcji, co je głównie powodowane zienny zaporzebowanie rynku. Podawowy kryeriu odróżniający prężarki od duchaw je chłodzenie czynnika, oowane w prężarkach dla obniżenia zaporzebowania ocy. W ogólny pojęciu prężarka je azyną roboczą łużącą do prężania oraz przełaczania gazów i par z obzaru o niżzy ciśnieniu do obzaru o ciśnieniu wyżzy przy całkowiy przyroście ciśnienia przekraczający 0,3 MPa. Tą aą funkcję w odnieieniu do cieczy pełniają popy, ąd zaady działania i budowy obu rodzajów azyn prężarek i pop ą w wielu wypadkach podobne. Różnice wynikają ze znacznie więkzej gęości cieczy w ounku do gazów oraz dużej ściśliwości gazów i par przy prakycznej nieściśliwości cieczy. W związku z y przeiany erodynaiczne oraz wyiana ciepła ają w prężarkach ione znaczenie, odiennie niż w popach. Podobnie jak popy, prężarki dzieliy zależnie od zaady działania na wyporowe i wirowe. W prężarkach wyporowych zayanie, prężanie i właczanie gazu odbywa ię na kuek kolejnego, okreowego zwiękzania i zniejzania objęości przerzeni roboczej, w kórej znajduje ię gaz, przez poruzający ię jeden lub kilka członów roboczych (jak łoki, łopaki, krzywki, ip.). Gaz je zayany z przerzeni awnej do przerzeni roboczej na kuek wyworzenia podciśnienia przez zwiękzenie objęości przerzeni roboczej (np. przez cofający ię człon roboczy). W kolejny eapie gaz je prężany przez zniejzanie objęości przerzeni roboczej i naępnie wyłaczany do przerzeni awnej. Charakeryyczną cechą prężarek wyporowych okreowość działania powodującą niekorzyne zjawiko powawania pulacji ciśnienia. Zależnie od rodzaju ruchu członu roboczego prężarki wyporowe dzielą ię na: łokowe, o poępowo-zwrony ruchu łoka, roacyjne, o obroowy ruchu członu roboczego. W prężarkach wirowych energia echaniczna ilnika napędowego przekazywana je ruieniowi gazu w poób ciągły poprzez zwiękzeniu kręu (pędu) ego ruienia gazu w kanałach iędzyłopakowych wirnika. aępnie w eleenach układu przepływowego o zwiękzający ię przekroju (dyfuzory) naępuje opniowa zaiana energii kineycznej na energię ciśnienia. Zależnie od kierunku przepływu ruienia w ounku do oi azyny prężarki wirnikowe dzieliy na: proieniowe, oiowe, diagonalne. Zarówno prężarki wyporowe, jak i wirowe ogą być jedno- lub wieloopniowe. 2
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 3 2. Zaoowanie prężarek różnych ypów Prakyczny zakre zaoowania pozczególnych rodzajów prężarek je ograniczony. W zakreie wyokich przyroów ciśnień i niezby dużych wydajności najzerze zaoowanie ają prężarki łokowe (jedno- lub wieloopniowe), naoia prężarki wirowe nadają ię do pracy przy dużych wydajnościach i niezby dużych przyroach ciśnienia. Ograniczenie wydajności prężarek łokowych wynika z ograniczenia prędkości obroowej i wyiarów cylindra pierwzego opnia prężania. Z kolei uzykiwane ciśnienie łoczenia prężarek wirowych ograniczone je przyroe ciśnienia uzykiwany na jedny opniu (znacznie niejzy niż w prężarkach łokowych). Przy duży całkowiy przyroście ciśnienia, prężarka aka uiałaby ieć dużą liczbę opni, przy jednocześnie ałych wyokościach łopaek oanich opni, co znacznie obniżyłoby ich prawność. Ponado prężarki wirowe nie ogą pracować przy ałych wydajnościach ze względu na niką prawność przy niejzych prędkościach obroowych. Sprężarki należą do najbardziej rozpowzechnionych azyn i oowane ą w wielu dziedzinach echniki, zarówno jako acjonarne acje prężarkowe, jak i przenośne (zeawy czy agregay prężarkowe). Częo eż prężarki anowią inegralne części bardziej złożonych azyn i urządzeń, np. chłodziarek, urbin gazowych i innych. Sprężanie gazów ouje ię zwykle w celu: zwiękzenia gęości gazu dla uławienia ranporu i agazynowania, zwiękzenia zdolności gazu do wykonania pracy, dooowania ciśnienia gazu do wyagań proceu echnologicznego, w kóry gaz bierze udział. Sprężarki ą oowane iędzy innyi: w różnych proceach echnologicznych w cheii, w gazownicwie do ranporu gazów, w hunicwie żelaza i innych eali, w proceach chłodniczych, w górnicwie, w urządzeniach wenylacyjnych i kliayzacyjnych, w urządzeniach z wyuzoną cyrkulacją, do chłodzenia ilników elekrycznych, prądnic, ilników palinowych, do wywoływania zucznego ciągu w urządzeniach kołowych i chłodniach koinowych, do ranporu pneuaycznego, do doładowania ilników palinowych, w urbinach gazowych, do napędu różnych urządzeń pneuaycznych oraz jako zepół kładowy wielu pecjalnych urządzeń. 3. Paraery pracy prężarki Główne wielkości charakeryzujące pracę prężarki o: ciśnienie p oraz eperaura T ania, ierzone u wlou prężarki; ruień ay lub objęości ; ruień objęości nazywa ię wydajnością prężarki, czae oznaczony je ybole ; wielkość ą określa ię dla przekroju wloowego (awnego) prężarki z odnieienie do warunków noralnych fizycznych, j. eperaury 0 C i ciśnienia abolunego a lub do warunków noralnych SI, j. eperaury 0 C i ciśnienia abolunego bar, ciśnienie p, oraz eperaura T łoczenia na wylocie prężarki; przyro ciśnienia (pięrzenie) lub ounek prężania (pręż) określający różnicę lub ounek ciśnień bezwzględnych panujących w przekroju wloowy i wyloowy prężarki; oc prężarki, j. zaporzebowanie ocy na wale prężarki; prędkość obroowa ; prawność, wyrażająca ię ounkie zaporzebowanej ocy azyny w warunkach porównawczych do ocy rzeczywiej. 3
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 4 3. Sprężarka łokowa. 3.. Zaada działania. Sprężarka łokowa je prężarką wyporową, w kórej anie, prężanie i wyłaczanie gazu odbywa ię wkuek powiękzania i zniejzania objęości koory prężania, wywołanej przez łok cylindryczny poruzający ię w dopaowany cylindrze, ruche pouwio zwrony. Sprężarka łokowa, pokazana cheaycznie na ryunku Ry. 2, je azyną dwuuwową, co znaczy, że cykl jej działania odpowiada uwowi łoka od zewnęrznego położenia zwronego (ZSZ) do wewnęrznego położenie zwronego (WPZ) i z powroe. Tłok napędzany je układe korbowy, charakeryzowany ounkie l / r, kórego korba w czaie jednego cyklu wykonuje jeden pełny obró 0 360 0 (Ry.2). W czaie jednego cyklu w prężarce wyępuje: ) rozprężanie gazu pozoałego w przerzeni zkodliwej (linia 3-4), 2) zayanie świeżego gazu (4-), 3) prężanie (-2) 4) wyłaczanie gazu (2-3). Sprężarka pręża gaz od ciśnienia p =p panującego w króćcu doloowy (awny) do ciśnienia p 2 =p panującego w króćcu wyloowy (łoczny). Sounek bezwzględnego ciśnienia p do bezwzględnego ciśnienia p, nazywa ię ounkie prężania. Ry. 2. Schea działania prężarki łokowej. () Cylinder prężarki je na ogół chłodzony wodą lub powierze. W zależności od inenywności chłodzenia prężanie (-2) oże przebiegać według izoery (przypadek ylko eoreyczny), poliropy o średni wykładniku prężania lub adiabay /izenropy/ gdy =. Podcza prężania poliropowego wyępuje wzro eperaury gazu od T = T do T 2 = T wg zależności: T 2 n n T (2) Ze względu na konieczność ograniczenia końcowej eperaury prężania (kokowanie, aozapłon aru) oraz na zniejzanie pracy prężania w przypadku wyżzych ounków prężania (P >4 5) ouje ię prężanie wieloopniowe ze chładzanie gazu do eperaury począkowej w chłodnicach iędzyopniowych (ry. 6). Tak więc np. dla oiągnięcia ciśnienia rzędu 250 bar ( 250 Π ) ouje ię prężanie 5-cio opniowe, przy czy roziary cylindrów pozczególnych opni ą ak dobrane aby ich ounki prężania były równe. Zayanie i wyłaczanie gazu w prężarce łokowej odbywa ię przez aoczynnie działające zawory doloowe i wyloowe. ajczęściej oowane ą zawory płykowe jednopierścieniowe, lub wielopierścieniowe (Ry 3, Ry. 4a). p p>p p p<p p<p p>p zawór doloowy zawór wyloowy Ry. 3. Schea działania zaworu płykowego jednopierścieniowego. 4
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 5 Ry. 4a. Zawór płykowy wielopierścieniowy [Hoerbiger] Ry. 4b. Zawór pierścieniowy [Hoerbiger] Typowy zawór płykowy kłada ię z gniazda (Ry. 3), płyki zaworowej w kzałcie pierścienia 2 i ogranicznika koku 3. a płykę działa nacik prężyny 4. Główny cele oowania prężyn zaworowych je zapewnienie prawidłowego zaykania ię zaworów (bez opóźnień). Zawór zaczyna owierać ię w chwili, gdy w cylindrze i koorze zaworowej wyąpi doaeczna różnica ciśnień porzebna na pokonanie bezwładności płyek i naciku wępnego prężyn. Różnica ciśnień p konieczna je również na pokonanie oporów przepływu gazu w okreie zayania i wyłaczanie. Podcza zayania, ciśnienie p w cylindrze ui być niżze od ciśnienia p panującego w koorze zaworu doloowego (p < p, p = p p), naoia podcza wyłaczania ciśnienie w cylindrze ui być wyżze od ciśnienia p w koorze zaworu wyloowego (p> p, p = p p ). Opór przepływu gazu przez zawory wyaga zwiękzenia pracy prężania gazu (ry. 8 - pola zakrekowane). Pola zakrekowane obrazują zianę oporów p podcza owierania ię zaworów oraz zayania i wyłaczania gazu. 3. 2. Wielkości charakeryzujące pracę prężarki łokowej. Sprężarkę charakeryzują naępujące paraery konrukcyjne i ruchowe: średnica D i kok łoka, względnie objęość kokowa cylindra V k 2 Vk D A 4 inuowa n względnie ekundowa n częość obroów, bezwzględne ciśnienie końcowe łoczenia p, względnie ounek prężania rzeczywia aowa względnie objęościowa V wydajność prężarki, przy czy, V (4) gdzie: je gęością gazu w warunkach ania (p, T, ) ( Ry. 5). Teoreyczną (najwiękzą) wydajność prężarki oblicza ię ze wzorów V V k n A n (3) lub (5) V V n d k d Ry. 5 Ze względów konrukcyjnych oraz ze względu na bezpieczeńwo, łok prężarki w ZPZ nie oże dochodzić do dna cylindra. W położeniu y wyępuje zw. objęość zkodliwa cylindra V o, kórą odnoi ię zwykle do objęości kokowej V k i wyraża jako względną objęość zkodliwą o. Zależnie od konrukcji prężarki warości o wynoi Vo o 0, 03 03, (6) V k ajniejza objęość cylindra (V 0 ) wyępuje więc w ZPZ najwiękza (V o + V k ) w WPZ łoka. Szkodliwość wponianej objęości polega.in. na y, że po wyłoczeniu gazu, w ZPZ pozoaje w niej aa gazu 0, kóra podcza ruchu wecznego łoka ui ię najpierw rozprężyć (linia 3-4) poniżej ciśnienia p zani naąpi aoczynne owarcie ię zaworu awnego. Wkuek ego objęość gazu zayanego je niejza od objęości kokowej. 5
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 6 2. Obieg eoreyczny prężarki łokowej Ry. 6. Schea i wykre pracy idealnej prężarki łokowej we wpółrzędnych p-v (eoreyczny wykre indykaorowy), oraz we wpółrzędnych T- Rzeczywie obiegi erodynaiczne wyępujące w azynach i ilnikach cieplnych porównuje ię z obiegai eoreycznyi o znaczy z wykreai azyn lub ilników idealnych, w celu określenia ra obiegu rzeczywiego czyli prawności wewnęrznej, nazywanej w azynach łokowych prawnością indykowaną i. Wykree porównawczy dla prężarki łokowej je wykre prężarki idealnej (ry.6), przełaczającej przy y ay ounku prężania P, jaki wyępuje w prężarce rzeczywiej ą aą objęość gazu V. Sprężarka idealna pracuje bez ra ciśnienia w zaworach i ra niezczelności. Podcza jednego cyklu zaya ona i wyłacza objęość gazu równą objęości kokowej ej prężarki V k. Zakłada ię, że dla prężarek chłodzonych linia prężania (-2) wykreu porównawczego je izoerą, naoia dla prężarek niechłodzonych (ziębiarkowych) adiabaą (izenropą). V V n V k Pracę prężania na jeden cykl L lub jednokową pracę prężania l = L/V, na 3 przełaczanego gazu oblicza ię ze wzorów praca izoericzna Liz LT pv ln ; liz lt pd ln (8) (7) praca adiabayczna L ad LS pv ; lad ls p (9) naoia oc eoreyczną porzebną do napędu prężarki idealnej obliczay ze wzoru l (0) V Zależnie od przyjęego wykreu porównawczego rozróżniay oc eoreyczną izoericzną T, poliropową pol i adiabayczną S. Minialną ocą porzebną do uzykania żądanego efeku użyecznego.j. podnieienia ciśnienia gazu od p do p bez przyrou eperaury je, jak widać z ry. 6, oc izoericzna T, dlaego eż oc ę nazyway ocą użyeczną prężarki u. u T () Ry. 7. Wykre porównawczy pracy idealnej prężarki łokowej dwuopniowej. Dla prężarki dwuopniowej eoreycznej wykre porównawczy przedawiono na ry. 7. Sprężanie izoericzne nie wyaga podziału na opnie niezależnie od P i dlaego oc izoericzną T oblicza ię ak ao jak dla prężarki jednoopniowej. W przypadku prężania 6
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 7 adiabaycznego cykl prężania ui być rozdzielony na dwa cylindry z iędzyopniowy chłodzenie gazu do eperaury począkowej. Teoreyczną oc prężania adiabaycznego oblicza ię w y wypadku jako uę ocy adiabaycznych pozczególnych opni S l V l V (2) SI SII SI Indek odnoi ię do anu gazu (p, T ) na wylocie z chłodnicy iędzyopniowej, czyli V ; p p T T Sprężanie wieloopniowe daje wiele korzyści: SII ; l SII p p p uożliwia urzyanie końcowej eperaury w dopuzczalnych granicach; dzięki zbliżeniu do prężania izoericznego zniejza zużycie ocy porzebnej do prężania w ounku do proceu jednoopniowego; zakrekowane pole na Ry. 7 przedawia wielkość zaozczędzonej pracy; zwiękza wydajność prężarki, powiękzając wpółczynnik wydajności przez zniejzenie wpływu przerzeni zkodliwej; powoduje zniejzenie iły działającej na łok. W echnice ą oowane prężarki łokowe nawe 7-opniowe, uożliwiające uzykanie wielkich ciśnień do 200 MPa. 3. Sprężarka rzeczywia 3.. Wykre indykaorowy (3) Ry. 9. Wykre indykaorowy -opniowej prężarki w układzie p- Ry. 8. Wykre indykaorowy -opniowej prężarki w układzie p-v a ry. 8 przedawiono wykre indykaorowy -opniowej prężarki w układzie p-v, naoia na ry. 9 en a wykre w układzie p-. Pola zakrekowane przedawiają zianę oporów w zaworach Δp w okreie zayania i wyłaczania gazu. Sprężanie i rozprężanie gazu w prężarce rzeczywiej przebiega według polirop o średnich wykładnikach < < k. Warość ych wykładników ożna określić z wykreu p V jako ounek pola odpowiadającego pracy echnicznej, do pola pracy abolunej (ry.8). L L L ; (4) L W y celu jednak na wykreie zarejerowany przez indykaor (wykre ziany ciśnienia w cylindrze wraz z linią aoferyczną) należy doryować układ wpółrzędnych (linię p = 0 i linię V = 0). Linię p = 0 ryuje ię poniżej linii aoferycznej w odległości h 0 przy czy 7
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 8 h 0 p b f gdzie: p b [bar] - ciśnienie aoferyczne, f [/bar] podziałka ciśnień wykreu. Oś rzędnych V = 0 ryuje ię na zewnąrz linii odpowiadającej ZPZ w odległości 0 0 (6) Ry. 0. Wyznaczanie wykładnika poliropy. gdzie: [] je długością wykreu indykaorowego. 3.2. Sray objęościowe i określanie prawności prężarki 3.2.. Sounek doarczania a kuek ra objęościowych wyępujących przy zayaniu gazu (napełnianiu cylindra) oraz ra niezczelności, objęość kokowa V k prężarki rzeczywiej, kóra a wyłoczyć V gazu ui być więkza od objęości kokowej prężarki idealnej V k =V V V V ; V V ; k k k (7) - ounek wydajności (doarczania) prężarki określa ounek rzeczywiego wydaku prężarki do wydaku eoreycznego obliczonego z zależności (5). (8) V V V V n k Sounek doarczania prężarki je wkaźnikie wykorzyania objęości kokowej prężarki, naoia iloczyn V uą wzykich ra objęościowych wyępujących podcza napełniania cylindra (zayania) i wyłaczania. Warość ounku doarczania wyznacza ię doświadczalnie przez poiar rzeczywiej wydajności lub V. 3.2.2. Składowe ounku doarczania (ry. 8) W celu zorienowania ię jakie wielkości wpływają na warość ounku doarczania ożey ounek en wyrazić jako iloczyn czerech względnie rzech wielkości (9) 234 V 34 a - opień oddziaływania przerzeni zkodliwej - uwzględnia fak, że na kuek inienia w rzeczywiej prężarce objęości zkodliwej, owarcie zaworu doloowego a więc i począek zayania wyąpi dopiero w oencie, gdy pozoała po wyłoczeniu w ZPZ łoka aa gazu 0 o ciśnieniu p, rozpręży ię do ciśnienia p, co naąpi po wykonaniu przez łok drogi a. Warość ożna wyznaczyć z wykreu indykaorowego lub obliczyć z zależności a e 0 (20) Warość zniejza ię więc ze wzroe przerzeni zkodliwej 0 i ounku prężania P oraz ze zniejzanie ię warości wykładnika e poliropy ekpanji. a kuek oddziaływania przerzeni zkodliwej objęość zayanego gazu V będzie niejza od objęości kokowej V k. a Vk Vk (2) V Jedny ze poobów regulacji wydajności prężarki je regulacja przez zianę przerzeni zkodliwej. 8
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 9 a b 2 - opień oddziaływania podciśnienia ania a a - uwzględnia raę objęości zayanego gazu w przypadku, gdy przy końcu ania w WFZ łoka wyępuje w cylindrze podciśnienie p < p. W y wypadku ciśnienie ania p wyąpi w cylindrze dopiero podcza kopreji, po przebyciu przez łok drogi b, a objęość V" zaanego do cylindra gazu o ciśnieniu p ulegnie dalzeu zniejzeniu V V 2 a b 2 V Vk (22) Częo wyępują przypadki 2 = ( b = 0) gdy na kuek zniejzającej ię przy końcu okreu ania prędkości łoka opory p przepływu przez zawór aleją do zera i p = p. W przypadku wyępowania pulacji ciśnienia w rurociągu doloowy oże wyąpić niekiedy zjawiko zw. doładowania dynaicznego. W y przypadku w WPZ łoka ciśnienie w cylindrze oże wzronąć ponad ciśnienie dolou ( p > p ) w związku z czy 2 >. Warość 2 ożna określić z wykreów indykaorowych jako ounek odcinków a Jedny ze poobów regulacji wydajności prężarki oże być regulacja przez dławienie w przewodzie doloowy (ziana p ). v - prawność wolueryczna prężarki - w prakyce najczęściej ray powodowane przerzenią zkodliwą oraz podciśnienie przy końcu ania wyraża ię jedną wielkością v nazywaną prawnością wolueryczną. Sprawność wolueryczną wyznacza ię z wykreu indykaorowego jako ounek odcinków. 3 T T v 2 (23) - ounek cieplnego oddziaływania ścianek (opień nagrzania) a kuek ogrzewania ię zayanego gazu od ciepłych ścian cylindra eperaura zaanego gazu T będzie więkza od eperaury ania (przed zawore doloowy) T, a w związku z y gęość ego gazu ( T, p ) będzie niejza od gęości w króćcu doloowy ( T, p) i aa gazu zaanego V" będzie niejza od ay o eperaurze ania V" V" T VV 3 VV T (24) Warości 3 nie da ię zierzyć bezpośrednio ze względu na rudność określenia eperaury gazu T w punkcie i przyjuje ię je, gdy zajdzie ego porzeba, z wykreów indukaorowyh lub wzorów epirycznych. 4 - opień niezczelności prężarki - uwzględnia ray gazu podcza prężania i wyłaczania powodowane głównie niezczelnością pierścieni łokowych, dławików, ip. 4 ożna wyznaczyć doświadczalnie ze ounku naężenia przepływu gazu w przewodzie wyloowy u w przewodzie doloowy. 9
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 0 3.3. Rodzaje ocy wyznaczanych przy badaniu prężarki T -oc eoreyczne prężarki Moc eoreyczną oblicza ię z wykreu porównawczego prężarki idealnej (Ry. 6), wg równania (0). W zależności od przyjęego wykreu porównawczego rozróżniay: 3.4. Sprawności energeyczne prężarki. T - eoreyczna oc izoericzna pol - eoreyczna oc poliropowa S - eoreyczna oc adiabayczna i - oc indykowana obliczana z rzeczywiego wykreu indykaorowego /inrukcja do ćw. nr 3/ je więkza od ocy eoreycznej o ray wewnęrzne prężarki, powodowane głównie oporai w zaworach. e - oc efekywna (oc na wale prężarki) Warości pozczególnych ra energii wyraża ię za poocą naępujących prawności: je więkza od ocy indykowanej o ray echaniczne prężarki (arcie łoka, arcie w łożykach ip.). Wyznacza ię ją najczęściej jako iloczyn ocy doprowadzanej do ilnika napędzającego i jego prawności e = el h el el - oc elekryczna ilnika napędzającego Mierzona na zacikach ui być więkza od ocy efekywnej o ray ilnika. - prawność indykowana /wewnęrzna/ prężarki, je iarą ra wewnęrznych prężarki rzeczywiej w porównaniu ze prężarką idealną. W zależności od przyjęego wykreu porównawczego rozróżniay: T it ipol i S is i pol - prawność indykowana izoericzna - prawność indykowana poliropowa (25) i el Ry.. Pojęcia prawności energeycznych i pozczególnych ra - prawność indykowana adiabayczna - prawność echaniczna, je wkaźnikie ra echanicznych prężarki i (26) e gdzie i je ocą indykowaną, a e je ocą efekywną na wale napędowy prężarki. el - prawność ilnika elekrycznego e el (27) el 0
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych o - prawność ogólna prężarki, uwzględnia wzykie ray energeyczne napędu prężarki w odnieieniu do inialnej ocy koniecznej do zrealizowania użyecznego efeku prężania V, gazu od ciśnienia p do p (). (28) u T o it e e oa - prawność ogólna agregau (prężarka + ilnik) je iarą uy ra prężarki i ilnika napędzającego. W przypadku ilnika elekrycznego u T oa o el itel (29) el el 4. Badania łokowych prężarek powierznych 4.. Uwagi ogólne Cele badania prężarek łokowych je wyznaczenie naępujących wielkości: wydaku objęościowego względnie aowego, opnia doarczania, prawności wewnęrznych it względnie is i ogólnych o prężarki oraz oa agregau oraz, w przypadku prężarek chłodzonych wodą, jednokowego zużycia wody chłodzącej w [kg/ 3 ]. Badania przeprowadza ię dla noinalnych warunków działania prężarki j. noinalnej częości obroów, noinalnego ciśnienia prężania p n względnie noinalnego ounku prężania n. Przed przyąpienie do badania należy prawdzić czy prężarka nie poiada uerek, kóre dałyby ię uunąć przed poiarai właściwyi. Do uerek akich ożna zaliczyć: niezczelność łoka, niezczelność względnie uzkodzenie zaworów, niewłaściwe działanie układu regulacji, chłodzenia, arowania ip. Szereg uerek ożna wykryć na podawie indykacji wępnej prężarki. Poiar właściwy rozpoczyna ię po ualeniu równowagi cieplnej prężarki j. ualenie ię ciśnienia łoczenia p, eperaury ania i wylou oraz eperaury wody chłodzącej. Cza rwania poiaru 0-20 inu. W okreie poiarów dokonuje ię około 0 odczyów warości pozczególnych wielkości w równych odępach czau. 4.2. Wielkości ierzone Dla obliczenia wielkości określonych cele badań konieczny je poiar naępujących paraerów: ciśnienie ooczenia p o, ciśnienie względne p g (p = p b + p g ) przed króćce doloowy oraz w przypadku prężarek wieloopniowych, ciśnienie w chłodnicach iędzyopniowych (p ), eperaura ooczenia o, eperaura powierza przed króćcai doloowyi i za króćcai wyloowyi pozczególnych opni, eperaura wody chłodzącej w na dopływie i odpływie z głowic cylindrów i chłodnic, wilgoność względna o powierza zayanego, wydaek prężarki w warunkach wylou, naężenie przepływu wody chłodzącej, wykre indykaorowy dla analizy poprawnego działania prężarki i obliczenia ocy indykowanej i, częość obroów, oc elekryczna na zacikach ilnika el. Do obliczeń przyjuje ię warości średnie z dokonanych poiarów oraz dane konrukcyjne prężarki a ianowicie: średnicę D i kok łoka, względnie objęość kokową V k pozczególnych cylindrów objęość zkodliwą V o względnie o. V
Laboraoriu Terodynaiki i Poiarów Mazyn Cieplnych Badanie prężarek wyporowych 2 4.3. Soowane przyrządy i eody poiarowe 4.3. Indykacja prężarki bezpośrednia rejeracja ciśnienia zybkoziennego za poocą przewornika piezoelekrycznego oraz kąa obrou wału korbowego na anowiku do indykacji prężarki (parz inrukcja do Ćw. nr 3). 4.3.2. Poiar ciśnień podciśnienie powierza w przewodzie doloowy oraz nadciśnienie w przewodzie łoczny ierzy ię za poocą anoerów elekronicznych z przewornikie pojenościowy, ciśnienie ooczenia p o za poocą baroeru ręciowego. 4.3.3. Poiar eperaur - ouje ię eropary ypu K podłączone do rejeraora wielokanałowego. 4.3.4. Wilgoność względną o powierza zayanego ierzy ię higroere pojenościowy (parz inrukcja do Ćw. nr 4b). Znajoość warości o je konieczna dla dokładnego obliczenia gęości powierza w warunkach ania ( ). W chłodnicach iędzyopniowych i na wylocie ożna przyjować warości =. Przy niej odpowiedzialnych poiarach przyjuje ię zwykle o = 0 co powoduje nieznaczne błędy iezczące ię na ogół w granicach niedokładności poiarów. 4.3.5. Poiar wydajności prężarki - zierzoną za poocą roaeru wydajność objęościową w warunkach wylou (p r, T r, r ) przeliczyć na wydajność objęościową w warunkach ania (p, T, ). Wydajność objęościowa w warunkach ania wyrażona w [ 3 /h] lub [ 3 /in] je jedną z głównych wielkości charakeryzujących prężarkę. 5. Poduowanie. W niniejzy krypcie podano jedynie podawowe inforacje na ea rodzajów prężarek i wielkości opiujących ich pracę. Wkazane je uzupełnienie wiedzy wykorzyując podaną niżej lieraurę oraz inne doępne źródła. 6. Lia zagadnień do opanowania.. Podział, charakeryyka działania oraz zakre oowania azyn prężających. 2. Sprężarki wyporowe i wirowe definicja i ogólna charakeryyka. 3. Paraery pracy prężarki, wielkości ierzone podcza badania prężarek. 4. Zaada działania prężarek wyporowych ze zczególny uwzględnienie prężarek łokowych. 5. Wielkości charakeryzujące pracę prężarki łokowej. 6. Obieg eoreyczny prężarki łokowej, praca i oc prężania. 7. Sprężanie wieloopniowe, zaada prężania oraz korzyści. 8. Indykacja azyn, określenie ocy indykowanej, poiar ciśnień zybkoziennych. 9. Rodzaje ocy wyznaczanych przy badaniu prężarki. 0. Sray objęościowe i określanie prawności prężarki. Lieraura uzupełniająca:. T.R. Fodeki Poiary cieplne cz. I i II (polecane) 2. M. Miezkowki - Poiary cieplne i energeyczne 3. T. Bohdal i in. Ćwiczenia laboraoryjne z erodynaiki 4. A. Miller Mazyny i urządzenia cieplne, WSiP 5. Z. Gnuek, W. Kordylewki - Mazynoznawwo energeyczne: wprowadzenie do energeyki cieplnej. (doępna on-line) 6. Minikrypy ZTiPMC - do wypożyczenia w Czyelni Biblioeki Głównej PK lub w czyelniach Doów Akadeickich 2