При изотермическом сжатии температура постоянная и от воздуха отводится вся теплота, которая выделяется в процессе сжатия.

Количество теплоты Q (Дж), что відводиться от т кг воздух при сжатии его по политропному процессу,

(115)

где C_v = 0, 7243 кдж/(кг·КР)-средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном объеме и температуре 0... 200 °С.

Минимальная работа будет затрачиваться в компрессоре с изотермическим сжатием (площадь 1-2-3—4-1), а максимальная — при адиабатном сжатии (площадь 1-2-3'—4-1). Максимальная площадь будет больше минимальной на величину площади 2-3-3'—2. При изотермическом сжатии за все время процесса температура сжимаемого воздуха будет равняется температуре всасываемого. При адиабатном сжатии температура сжатого воздуха будет выше температуры всасываемого, и это может появиться причиной взрыва от вспышки смазочного масла. Адиабатное сжатие тем более невыгодно, чем больше степень повышения давления ε = р₂/p₁.

Так как изотермическое сжатие в компрессоре через условия охлаждения практически осуществить невозможно, то сжатие вырабатывается по политропному процессу (линия 2-С" ) при п = = 1, 3, ... 1, 35 с частичным отводом тепла от воздуха, что выгоднее адиабатного.

Соответствующей действительности процесс поршневого компрессора отличается от теоретического следующим:

1) при выталкивании сжатого воздуха его часть остается в просторному между поршнем, который находится в крайнем положении, и крышкой цилиндра, а также в каналах, которые соединяет клапаны с цилиндром; это пространство называется вредной;

2) имеют место сопротивления при всасывании атмосферного воздуха в фильтре и в всасывательных клапанах, а при выталкивании сжатого воздуха — в нагнетательных клапанах;

3) имеются неплотности между поршнем и стенками цилиндра, в клапанах и сальниках;

4) в конце всасывание температура воздуха в цилиндре повышается;

5) сжимаемый воздух содержит частицы водного пара. При походке всасывания сжатый воздух, который остался в вредном пространстве, расширяется (рис. 89, а, кривая 4-1} и давление его _падает от р₂ к р1. Очевидно, что всасывание начинается не

Рис. 89. Диаграмма процесса в одноступенчатом компрессоре с учетом влияния:

а — вредного пространства; бы — вредного пространства и клапанов

в начале хода поршня; а только тогда, если давление в цилиндре станет ниже давления атмосферного воздуха, то есть будет всасываться меньший объем воздуха, чем при теоретическом процессе.

Отношение α ₀ объема V₀ вредного просторную к объему V_п, описываемому поршнем за один ход, называется коэффициентом вредного пространства. Обычно α _в = 0, 03...0, 06.

Отношение α ₀ объемаV_в всасываемого в компрессор воздуха с учетом влияния вредного пространства к объему V_пназывается объемным коэффициентом компрессора.

Для общего случая расширения воздух, который остался в вредному просторные, по политропе

p2 =p₁(V_п+V_о+V_в)ⁿ (116)

На основании этого выражения и понятия про “в и “про имеем

(117)

то есть объемный коэффициент тем более, чем меньше коэффициент вредного пространства α _В и степень повышения давления ε и чем больше показатель политропып расширение воздух, который остался в вредном пространстве.

Вредное пространство почти не влияет на работу, затрачиваемую в компрессоре, но снижает производительность компрессора.

Давление р₁ воздух в цилиндре при всасывании будет меньше давления р_а атмосферного воздуха в связи с сопротивлением:

1) при проходе воздуха через фильтр, который всасывает трубу и под пластинками клапана;

2) обусловленным инерцией клапанных пластинок и пружины при открытии клапана;

3) от инерции воздуха, вследствие чего линия всасывания снижается в первой половине и немного повышается в второй половине хода поршня.

При этом объем V_В всасываемого в компрессор воздуха, приведенный к атмосферному давлению, будет еще меньшее, а затрачиваемая работа возрастает на величину, изображаемую заштрихованной площадью, которая розташованаі ниже линии атмосферного давления (рис. 89, б).

Давление р₂ сжатые воздух в компрессоре будет больше давления р_рез сжатого воздуха в воздухосборнике и воздухопроводной сети в связи с сопротивлением: 1) при проходе воздуха под пластинками нагнетательного клапана; 2) обусловленным инерцией клапанных пластинок и пружины, которая проявляет в момент открытия клапана; 3) при проходе воздуха от клапана к нагнетательному патрубку компрессора. При этом затрачиваемая работа возрастает на величину, пропорциональную заштрихованной площади, которая розмещена выше линии давления сжатого воздуха в резервуаре.

Выступ в начале линии всасывание и выталкивание на диаграмме объясняется инерцией подвижных элементов клапанов.. Неплотности в компрессоре имеют место: в всасывательных клапанах (из-за чего при сжатии и выталкивании часть воздуха просачивается назад в всасывающий трубопровод); в нагнетательных клапанах (в связи с чем во время всасывания частично поступает воздух из напорного трубопровода); между поршнем и стенками цилиндра и в сальниках (вследствие чего воздух при сжатии и выталкивании может перетекать с одной пустоты цилиндра в другую и просачиваться из него). В результате соответствующей действительности производительность компрессора уменьшается, причем работа на сжатие воздуха, который вытекает через неплотности, затрачивается напрасно.

В момент всасывания снова поступает воздух смешивается с оставшимся в цилиндре и непрерывно подогревается от стенок цилиндра. При этом уменьшаются плотность воздуха и, итак, массовая производительность компрессора, хотя его объемная производительность остается бывшей. Затрачиваемая работа остается такой же, но относится уже к меньшей массовой производительности компрессора.

В воздухе помещается водный пар, который, конденсируя после выхода из цилиндра, также уменьшает массовую производительность компрессора.

Таким образом, соответствующей действительности производительность компрессора меньше теоретической. Все потери производительности в компрессоре учитываются коэффициентом подачи.

Отношение соответствующей действительности подаваемого за один ход объема Vд воздух, перечисленного на давление и температуру всасывания, к объему, описываемому поршнем компрессора за один ход, называется коэффициентом подачи компрессора α _г, что обычно равняется 0, 75...0, 9.

Повысить коэффициент подачи и, итак, соответствующей действительности производительность компрессора можно:

1) правильным выбором объема вредного пространства;

2) уменьшением сопротивления при всасывании;

3) красивым уплотнением в компрессоре;

4) чистотой цилиндра и других частей машины;

5) обеспечением по возможности более низкой температуры всасываемого воздуха.