background image

 

 

Piston compressors

background image

 

 

theoretical compression process 

– illustration – p-v & T-s graphs

2

t

2

p

2

s

T

s

2

s

1

2

T

2

p

 case
-isothermal process (1-2

t

) – an ideal cooling

-isentropic process (1-2

s

)– reversible adiabatic process

-reversible polytrophic process (1-2

p

)

V

1

 = V

c

 – a cylinder 

volume

background image

 

 

work of compression / theoretical 

pressure





1

1

1

1

2

1

1

n

n

t

p

p

V

p

n

n

L

1

V

p

L

t

t

=>

a

p

p

p

n

n

p

p

n

n

t





1

1

1

2

1

1

1

background image

 

 

Theoretical pressure with a clearances 

volume

cylinder volume    
V

c

=V

1

=V

d

+V

b

piston displacement   
(displacement volume)   V

d

clearance volume            
V

b

=V

3

volume of sucked gas with a 
pressure p

1

                      

V

s

=V

-V

4

 

1

2

3

4

P

2

P

1

n

1

n

2

p

v

V

ss

V

b

V

sk

displacement 
volume V

d

clearance volume  
V

b

=V

3

background image

 

 

clearance volume 
coefficient

13

,

0

03

,

0

3

d

o

V

V

1

2

3

4

P

2

P

1

n

1

n

2

p

v

V

ss

V

b

V

sk

Theoretical compression with a 

clearances volume

displacement 
volume V

d

clearance volume  
V

b

=V

3

background image

 

 

suction coefficient

d

s

d

s

V

V

V

V

V

4

1

describes reduction of a suction volume as a result of expansion 
of a gas left at the clearance volume after the gas removal

d

d

d

d

d

s

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

4

3

4

3

4

1

1

d

o

s

V

V

4

1

o

n

d

d

p

p

V

V

V

V

V

V





2

1

1

2

3

3

4

4









1

1

1

2

2

1

1

2

0

0

1

1

2

0

n

n

s

p

p

p

p

background image

 

 

Theoretical compression with clearance volume 

and pressure drops during suction and gas 

removal

volumetric efficiency

1

2

3

4

P

2

P

1

n

1

n

2

p

v

V

ss

V

b

V

sk

d

s

v

V

V

reduction of a suction 
volume due to expansion of 
a gas from a clearance 
volume and pressure losses 
during suction and gas 
removal

d

background image

 

 

indicator diagram

r

i

i

d

r

d

i

i

n

s

D

p

P

s

D

V

n

V

p

P



4

4

2

2

1

2

3

4

p

2

p

1

n

1

n

2

p

v

V

ss

V

b

V

sk

p

i

=var

=var

d

background image

 

 

t

t

t

t

t

r

t

t

m

P

l

l

m

n

V

p

P

1

r

i

i

i

r

r

d

i

i

m

P

l

l

m

n

V

p

P

internal efficiency

i

i

t

t

r

i

t

r

i

t

t

i

t

i

P

P

m

m

P

P

m

P

m

P

l

l

i

i

t

t

r

d

i

r

r

d

t

t

r

sk

i

r

r

t

i

p

p

m

n

V

p

m

n

V

V

p

m

n

V

p

m

n

V

p

0

3

1

1

)

(

m

r

 measured; m

estimated

background image

 

 

mechanical efficiency

e

i

r

e

r

i

e

i

m

P

P

m

l

m

l

l

l

overall efficiency

i

e

t

e

i

t

r

i

t

m

i

e

i

i

t

e

t

o

P

P

P

P

m

m

P

P

l

l

l

l

l

l

r

m

r

s

d

r

s

d

r

s

t

n

V

n

V

V

n

V

m

0

3

1

1

r

t

t

n

V

p

P

1

- measured

- where P

t

 – depends on a model process

background image

 

 

multistage compressor





1

1

1

1

1

1

n

n

x

tI

p

p

V

p

n

n

l





1

1

1

2

n

n

x

X

x

tII

p

p

V

p

n

n

l

1

1

1

T

R

m

V

p

V

p

x

x

tII

tI

l

2

1

1

2

1

1

p

p

p

p

p

p

p

x

n

n

x

n

n

x









1

x'

3

4

P

x

P

1

p

v

P

2

2'

x"

2

t=const

if assume:

than
:

background image

 

 

volumetric efficiency

d

s

d

B

A

V

V

V

V

V

V

A

2

3

4

P

2

P

1

p

v

V

s

V

d

B

1

m

2

m

1

background image

 

 

theoretical model and a real 

processes

1

2

P

2

P

1

n

1

v

1

2

4

P

2

P

1

n

1

n

2

v

V

s k

4

V

s s

1

2

3

4

P

2

n

1

n

2

p

v

V

s s

1

2

3

P

2

P

1

p

v

 p

s

 p

t

p

3

p

2

4

3

1

background image

 

 

a real indicator diagram

b

background image

 

 

suction volume and a 

compression ratio

background image

 

 

heat exchange and a 

compression processes

background image

 

 

T-s diagram


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