4. Вычисление потребляемой компрессором мощности

4.1 Удельная техническая работа изотермического сжатия воздуха нахо­диться по выражению

4.2 Удельная техническая работа политропного сжатия

4.3 Удельная техническая работа одноступенчатого сжатия

5. Сравнение показателей эффективности компрессоров

5.1 Изотермический КПД одноступенчатого компрессора определяется отношением

η’_из = I_из^T / I_n^T < 1 (5.1)

5.2 То же многоступенчатого компрессора

η_из = I_из^T / I_nT < 1 (5.2)

5.3 Объёмный КПД одноступенчатого компрессора

η’_v = 1-α {(p₂/p₁)^1/n -1} (5.3)

где α - доля вредного пространства под крышкой цилиндра, которую можно принять равной 0.02 0.01

5.4 То же многоступенчатого компрессора

η_v = 1-α {(λ_z)^1/n -1} (5.4)

5.5 Удельный расход электроэнергии на получение 1м³ воздуха при одноступенчатом сжатии:

Э’=I₁^T/V₁ КДж/м³ (5.5)

5.6 То же при многоступенчатом сжатии

Э=I_1T/V₁ КДж/м³ (5.6)

5.7 Снижение расхода электроэнергии на привод компрессора

(Э’-Э)/Э’ * 100% (5.7)

Часть 2. Расчет воздухоохладителя Задание

Произвести тепловой и конструктивный расчет промежуточного охладителя многоступенчатого компрессора, на основании данных термодинамического расчета процесса многоступенчатого сжатия воздуха (предыдущего задания). Дать эскиз теплообменника (на листе А4).

Исходные данные

1. Расход воздуха G_b (из варианта задания по компрессорам).

2. Номер охладителя - 1-й.

3. Температура воздуха на входе в охладитель t_B’ = Т_А- 273.15 (по данным расчета компрессора).

4. Температура охлажденного воздуха t_B” = 24° С.

5. Давление воздуха в охладителе р, МПа (из расчета компрессора).

6. Температура охлаждающей воды t_ж’= 15° С.

Рекомендации к тепловому расчету

1. Выбор прототипа теплообменника.

Промежуточные воздухоохладители многоступенчатых компрессоров предназначены для улучшения условий работы их смазки (предотвращения ее коксования и воспламенения) и для снижения потребляемой компрессором мощности. Их расчет и конструирование рекомендуется начинать с выбора типа теплообменника (рекуперативный, регенеративный, смесительный); конфигурации поверхности теплообмена (трубчатый, пластинчатый, сотовый и т.п.); схемы движения теплоносителей (прямоток, противоток, перекрестный и смешанный ток); характера обтекания поверхности теплообмена (внешнее или внутреннее, продольное или поперечное) и компоновки аппарата (вертикальная, горизонтальная).

При этом рекомендуется руководствоваться следующими соображениями. В аппаратах поверхностного типа (рекуперативных, регенеративных) передача тепла осуществляется с участием твердой стенки - поверхности теплообмена, в смесительных теплообменниках - при непосредственном контакте и смешении жидких, газообразных и порошкообразных тел. В рекуперативных аппаратах теплоносители одновременно омывают поверхность теплообмена с разных ее сторон и не смешиваются; в регенеративных аппаратах они попеременно омывают одну и ту же поверхность и при этом частично смешиваются. Для теплоносителей, имеющих повышенное давление, целесообразнее всего применять трубчатую конструкцию поверхности теплообмена. Для выравнивания коэффициентов теплоотдачи со стороны обоих теплоносителей рекомендуется применять оребрение трубок со стороны теплоносителя с ослабленным теплообменом. Из схем движения предпочтительнее противоток с поперечным обтеканием трубок со стороны теплоносителя с ослабленным теплообменом. Одна из распространенных конструкций аппаратов такого типа изображена на рис. 2. Она представляет собой кожухотрубный теплообменник рекуперативного типа с прямыми оребренными трубками (рис. 2). Ввиду значительного давления воздуха в корпусе аппарата последний выполнен цилиндрическим и снабжен крышкой, которая крепится к корпусу с помощью фланцев и патрубками для подвода воды. Концы трубок заделаны в две трубные доски, одна из которых неподвижная (зажатая между фланцев), а другая - подвижная, закрытая "плавающей крышкой" для обеспечения возможности термического расширения аппарата при его прогреве и остывании. Для улучшения теплоотдачи со стороны воздуха трубки оребрены. Чтобы облегчить установку перегородок по воздуху, предназначенных для обеспечения заданной скорости воздуха, оребрение выполнено сплошным (в виде пластин, надетых на трубки теплообменника). Многоходовое движение воздуха обеспечивается перекрытием зазора между пластинами оребрения и корпусом аппарата в местах, не предназначенных для перетока воздуха. Патрубки для подвода и отвода размещены на цилиндрическом корпусе аппарата с противоположных концов его и снабжены гильзами для термометров. Такой охладитель размещается обычно в непосредственной близости к цилиндрам компрессора для уменьшения потерь давления в нем и компонуется горизонтально или вертикально.