21 - Pístové kompresory

Pístové kompresory

( Maturitní otázka č. 21 )

• Slouží k opakovanému stlačování plynu a páry

• Hodí se pro střední a vysoké výtlačné tlaky a pro velké objemové průtoky

• Mechanická energie přiváděna do kompresoru se z části mění na teplo, proto kompresory patří mezi stroje hnané a tepelné

Rozdělení kompresoru

Podle výtlačného tlaku

• Vývjevy ( výtlačný tlak pv = 0,1 MPa )

• Dmýchadla ( pv = 0,1÷ 0,3 MPa )

• Kompresory ( pv = nad 0,3 MPa )

Dvojčinné:

• Jednostupňové

• Vícestupňové

Schéma jednostupňového pístového kompresoru

Pracovní oběh pístového kompresoru

• Je dán vratným pohybem pístu, při kterém se plyn postupně nasává, stlačuje a vytlačuje

• Oběh se znázorňuje v tlakovém diagramu

Teoretický tlakový diagram pístového kompresoru se škodlivým prostorem

S… sání ( 1 ÷ 2 ) při stálém tlaku = izobara

K… komprese ( 2 ÷ 3 ) adiabata

V… výtlak ( 3 ÷ 4 ) izobara

E… expanze ( 4 ÷ 1 ) expanze nevytlačeného plynu => rozpínání = adiabata

Vš… objem škodlivého prostoru

Vz… zdvihový objem válce Vz =

Vs… skutečně nasátý objem

Popis diagramu

• Pracovní oběh pístového kompresoru je dán vratným pohybem pístu

• S… sání ( V bodě 1 se přetlakem atmosférického vzduchu samočinně otevře sací ventil až do bodu 2 )

• K… komprese ( V bodě 2 dochází ke kompresi, píst pohybuje do zadní úvratě. Stlačování probíhá za stálé teploty – izoterma. Oba ventily jsou uzavřeny. Po překonání tlaku pv se otevře výtlačný ventil )

• V… výtlak ( V bodě 3 začíná výtlak při pv = konst. V bodě 4 se uzavře výtlačný ventil )

• E… expanze ( Expanze vzduchu ze škodlivého prostoru Vš – Tepelné stroje jsou vlivem rozpínání plynu ve škodlivém prostoru je návrat do bodu 1 po izotermě. Tlak klesá na ps a v bodě 1 se opět otvírá ventil. Stlačováním se plyn zahřívá a vzniká nebezpečí vznícení oleje. Kompresor musíme chladit )

• Plocha diagramu vyjadřuje práci, kterou potřebujeme na stlačení plynu v pracovním prostoru kompresoru za 1 otáčku klikového mechanismu

Kompresní poměr

• Je-li zvyšován kompresní poměr snižuje se objemová účinnost, současně stoupá teplota, což nepříznivě působí na činnost výtlačných ventilů

• Zhoršuje se mazání a vzniká nebezpečí vznícení oleje

• Z těchto důvodů se komprese dělí do několika stupňů, mezi stupně se zařazují mezichladiče

π =

Chlazení kompresoru

Suchem

• U malých kompresorů jsou hlavy válce a válec opatřeny žebry, které zvětšují plochu pro přestup tepla

Vodou

• U středních a velkých kompresorů voda protéká v dutinách mezi válcem a pláštěm v dutinách hlavy kompresoru

Mazání kompresoru

• Slouží k udržení dobré funkce kompresoru ( aby nedošlo k zadření )

• Maže se válec a klikový mechanismus

Příklad

Nakreslete schéma pístového kompresoru a do obrázku označte potřebné veličiny pro výpočet. Proveďte výpočet ø válce D a závit pístu Z, je-li dán objemový průtok Qv, otáčky kompresoru nk, sací tlak ps a výtlačný tlak pv a poměrové číslo λ =L/D