Модернизация компрессора-4ВУ1-59-Курсовая работа

Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — устройство для сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, паров хладагента и т. д.).
Компрессорная установка — совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (газоохладителя, осушителя сжатого воздуха и т. д.).
Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа существенно превышает атмосферное. Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа, приведённого к нормальным условиям. При этом различают производительность по входу и по выходу. Эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом. При большой разнице у, скажем, поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в два раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом.
К компрессорам (компрессорным машинам) относятся собственно компрессоры, вентиляторы и вакуумные компрессоры.
В результате сжатия газа давление на выходе компрессора p2 становится больше давления на входе в него р1. Отношение этих величин представляет собой степень повышения давления компрессором ξ = р2/р1.
Когда требуется обеспечить ξ = 1...1,15, применяются вентиляторы (вентиляторы практически не сжимают газ и поэтому их принцип действия мало отличается от принципа действия насоса). Для получения ξ > 1,15 применяют компрессоры. Для ξ < 2,5...3 - неохлаждаемые компрессоры, так называемые нагнетатели, воздуходувки, продувочные насосы.

На основе авторского свидетельства № 2247250 предлагаю установить дополнительное впускное окно 29 в гильзе 13. Для этого необходимо выполнить проточку 30 в корпусе компрессора.
Задачей модернизации является повышение производительности компрессора и снижение его удельных затрат энергии на сжатие газа, для чего необходимо уменьшить вредное пространство и его влияние на наполнение цилиндра и устранить в цилиндре вакуум при всасывающем ходе поршня, а также создать избыточное давление в цилиндре к началу цикла сжатия.
В начале движения поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке в цилиндре имеется избыточное расчетное давление нагнетания, которое выше, чем давление перед впускными клапанами, т.к. на цикле окончания выталкивания газа поршнем из цилиндра весь газ из цилиндра не вышел и остатки сжатого газа находятся во вредном пространстве цилиндра. Из-за наличия давления в цилиндре впускные клапаны еще закрыты. При дальнейшем движении поршня к нижней мертвой точке идет расширение газа во вредном пространстве цилиндра, которое сопровождается снижением давления газа. Когда давление в цилиндре станет меньше, чем перед впускными клапанами и возникнет достаточная разность давления перед и после впускных клапанов, последние открываются и начинается заполнение цилиндра. Так как перед впускными клапанами действует избыточное давление, они откроются при большем давлении внутри цилиндра при расширении газа из вредного пространства. В результате их открытие произойдет раньше по сравнению с открытием впускных клапанов у компрессора, работающего без нагнетателя. Более раннее открытие впускных клапанов позволяет увеличить величину всасывающего хода поршня и коэффициент наполнения цилиндра. При этом заполнение цилиндра идет с избыточным давлением, которое создает нагнетатель, за минусом потери давления, которое расходуется на преодоление сопротивления впускных клапанов. При подходе поршня к нижней мертвой точке поршень открывает нижнее впускное окно и происходит дополнительное заполнение цилиндра с избыточным давлением. Дополнительное заполнение цилиндра идет с минимальной потерей давления, так как открытые окна 29 имеют минимальное газовое сопротивление и в конце хода поршня его скорость равна нулю. При таком способе заполнения цилиндра становится возможным увеличить суммарное сопротивление впускных клапанов, в том числе за счет сокращения их количества. За счет уменьшения количества впускных клапанов уменьшится вредное пространство цилиндра, а следовательно, создаются условия для более раннего открытия впускных клапанов. Уменьшение объема вредного пространства и поднятие давления в цилиндре на всем ходе поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке позволяют повысить производительность ПК на 20-40%.