4.1 Расчет идеального поршневого компрессора.

Поскольку политропный процесс является обобщающим для изотермического и адиабатного процессов, рассмотрим компрессор с одноступенчатым сжатием.

Начальный объем воздуха V₁, м³ определяется из уравнения состояния

V₁=MRT₁/P₁,

Где R – газовая постоянная для воздуха, Дж/(кг*К).

Конечный объем воздуха V_2п, м³ определяется из уравнения политропы

V_2п=V₁/(P₁/P₂)^1/n.

Конечная температура воздуха определяется из уравнения состояния

T_2п=P₂ V_2п/(M*R).

Изменение внутренней энергии ∆U_п, Дж определяется по формуле

∆U_п =M*R(T_2п – T₁)/(x-1),где K – показатель адиабаты для воздуха.

Изменение энтропии ∆S_п, Дж/K определяется по формуле ∆S_п =(M*R/k-1)*(n-k/n-1)*ln (T_2п/ T₁).

Работа сжатия L_п, Дж определяется по формуле L_п =(M*R/n-1)(T₁ – T_2п)

Теоретическая работа на привод компрессора в «n» раз больше работы политропного сжатия:

Lkn=nLn

Количество теплоты в политропном процессе Qn, Дж определяется по формуле

Q_п =(M*R/k-1)*(n-k/n-1)*ln (T_2п- T₁).

Проверка выполнения первого закона термодинамики для политропного процесса

Q_п =∆U_п + L_п

_{Для изометрического процесса конечный объем воздуха} V_2т, м³ изменение энтропии ∆S2т , Дж/К и работа сжатия Lт, Дж определяется по формулам

V2т= P1V1/P2,

∆S=MR* lnV2T/V1 и LT= P1V1*ln P1/P2

Расчет провести без учета зависимости теплоемкости воздуха от температуры.

Степень повышения давления в отдельных ступенях многоступенчатого компрессора πст принять одинаковой, определяя ее из выражения πст=z√P2/p1, где z- число ступеней сжатия (количество цилиндов компрессора).

Построение в P,V-и T,s-координатах провести в определенном масштабе с учетом заданных и рассчитанных значений P,V и T.

4.2 Расчет цикла Ренкина.

Энтальпия влажного насыщенного пара перед пароперенагревателем h0, КДж/кг, определяется ординатой точки пересечения изобары сухости Х1.

Температура пара после пароперенагревателя t1, °С определяется из выражения

t1=tn1 + ∆t, где – температура насыщения при давлении Р1, °С.

Энтальпия перегретого пара h1, КДж/кг, определяется по h,s-диаграмме ординатой точки 1 (пересечения изобары Р1 и изотермы t1).

Количество теплоты, подведенное к 1 кг пара в пароперенагревателе qпп, КДж/кг, определяется из выражения qпп =h1-h0 .

Энтальпия пара в конце изоэнтропийного расширения h2, КДж/кг определяется по s,h-диаграммеординатной точки 2 (пересечение вертикально отрезка из Т1 с изобарой Р2). Степень сухости пара в конце изоэнтропийного расширения Х2 определяется линией постоянной степени сухости, проходящей через точку 2.

Работа цикла lц, КДж/кг, определяется из выражения lц= h1-h2.

Энтальпия конденсата, поступающего в котел hк, КДж/кг, определяется по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара как функция давления Р2.

Количество теплоты, подведенного к 1 кг рабочего тела в котле q1 , КДж/кг, определяется из выражения q1 =h1-hк .

Термический КПД цикла ht определяется из выражения ht= lц/q1.

Задачу решать c использованием h,s-диаграммы, привести схему решения с указанием параметров и изображением процессов в ней.

При определении термического КПД цикла повышением энтальпии воды (конденсата) в насосе пренебречь.

Объяснить, как влияют начальные параметры пара перед турбиной на термический КПД цикла, а так же на ступень сухости пара в конце расширения.