Основная цель термодинамического расчета компрессора – это определение работы (мощности), которую следует затратить, чтобы получить некоторое количество газа при заданных параметрах начала и конца сжатия. Работу определяют по уравнению (9.1).

Изотермическое сжатие

Когда процесс сжатия идет по изотерме pv = const, работа идеального «изотермического» компрессора, отнесенная к 1 кг газа,  с учетом того, что

,

и, что , равна:

.                           (9.2)

Адиабатное сжатие

При адиабатном сжатии работа сжатия равна:

.

Работу «адиабатного» компрессора находят из выражения:

               (9.3)

или

.          (9.4)

Пользуясь выражением (9.4), работу компрессора удобно рассчитывать с помощью hS-диаграммы.

Как адиабатный, так и изотермический процессы сжатия газа могут рассматриваться только как теоретические. В действительности процессы сжатия идут по политропе, имеющей переменный показатель. Показатель политропы зависит от интенсивности теплообмена в процессе сжатия газа в компрессоре:

· для охлаждаемого компрессора k > n > 1;

· для неохлаждаемого компрессора (центробежного, осевого) n > k.

Политропное сжатие

Для политропного процесса работа сжатия равна:

.

Следовательно, работу «политропного» компрессора можно найти по формуле:

               (9.5)

Среднее значение показателя политропы, как правило, определяется по параметрам газа в начале и конце процесса сжатия.

В случае охлаждаемого компрессора (рис. 9.7, а)

l_из <l_пол <l_ад

или

пл.  < пл. АВСD < пл.

т.е. по количеству затраченной работы изотермический процесс сжатия является наиболее выгодным.

Мощность компрессора, затрачиваемая на получение сжатого газа равна:

.                        (9.6)

Здесь G – массовая подача компрессора, которая связана с объемной подачей следующим образом:

.                          (9.7)

Объемную подачу () находят по формуле:

,                               (9.8)

где  – объем газа, поступающего в одну рабочую полость компрессора за один ход всасывания, z – число рабочих полостей компрессора, n – частота вращения коленчатого вала компрессора.

Совершенство компрессора может быть оценено значением КПД:

,

где N_e-мощность, потребляемая реальным компрессором при изотермическом и адиабатном сжатии газа.

Теоретические значения изотермического и адиабатного КПД современных компрессоров составляют:

 = 0,6…0,76;         = 0,75…0,85.