Идеальный компрессор

Понятие «идеальный компрессор»

В идеальном компрессоре рассматривают только основные процессы. Приняв для идеального компрессора ряд упрощений, можно все основные процессы в нем описать простыми зависимостями, заимствованными из курса технической термодинамики. Рассмотрев необходимые закономерности, справедливые для идеального компрессора, и сделав из них выводы, полагают, что в первом приближении аналогичные закономерности, а следовательно, и выводы из них будут с определенными отклонениями, допустимыми для оценки работы действительного компрессора. Подобное изучение работы поршневого компрессора является достаточным для решения многих вопросов, возникающих на практике. Например, если нам надо узнать, какая будет температура в конце сжатия компрессо ром газа от 0,1 до 1 МПа, то мы находим значение этой температуры для идеального компрессора и полагаем, что в действительном компрессоре она будет в первом приближении такой же.

Таким образом, идеальный компрессор — это упрощенная мысленная модель действительного компрессора, которую можно использовать как инструмент при решении практических задач, связанных с работой поршневого компрессора. Для определения понятия идеального компрессора рассмотрим его содержательное описание.

Для идеального поршневого компрессора вводят следующие предположения, упрощения и допущения.

1. Мертвый объем отсутствует, т. е. весь газ выталкивается из цилиндра во время хода нагнетания, после которого в цилиндре не остается сжатого газа; таким образом, нет обратного расширения, нет потери производительности.
2. Неплотности в рабочей полости цилиндра отсутствуют, т. е. в процессе сжатия имеем постоянное количество газа; из этого следует, что сколько газа будет всасываться, столько же его будет подаваться в нагнетательный патрубок (по массе). Это предположение означает также, что для описания процесса сжатия в идеальном компрессоре можно использовать зависимости, полученные в технической термодинамике, которая рассматривает процессы с постоянной массой рабочего тела.
3. Тепловая инерция стенок цилиндра отсутствует и не влияет на термодинамический процесс сжатия, т. е. показатель политропы сжатия постоянен (const).
4. Параметры газа в цилиндре (температура и давление) остаются постоянными (неизменными) на всем протяжении процессов всасывания и нагнетания.
5. Нет гидравлических потерь при течении газа в каналах клапанов и в трубопроводах, т. е. при всасывании и нагнетании газ в цилиндре будет иметь давление такое же, как соответственно в СТВ и СТН.
6. При всасывании газ не нагревается о горячие детали компрессора, т. е. температура газа в цилиндре во время всасывания равна температуре газа в СТВ.
7. При нагнетании также нет теплообмена между газом и стенками рабочей полости цилиндра и клапанов.
8. Всасывающий клапан самодействующий; он открывается в ВМТ и закрывается в НМТ.
9. Нагнетательный клапан самодействующий; он открывается в момент достижения в цилиндре давления, равного давлению в нагнетательном патрубке, и закрывается в ВМТ.
10. Отсутствует трение в механических узлах в местах контакта трущихся пар (поршень—поршневые кольца, поршневые кольца—цилиндр, поршень—цилиндр и т. д.). Это означает, что в рабочих процессах в идеальном компрессоре нет подвода теплоты к рабочему газу за счет механического трения, т. е. справедливы зависимости, полученные в технической термодинамике.