Пз № ____ термодинамические основы работы компрессора (с. 312-316)

1. Определить работу сжатия 1 кг воздуха при изменении давления от р₁=0,1 МПа в трёх процессах: изотермическом, политропическом (n=1,25) и адиабатическом. А так же определить конечные температуры, если начальная температура t₁=20С.

Определим объём 1 кг воздуха при t₁=20С. Известно, что при t₁=20С плотность воздуха =1,186 кг/м³, таким образом:

м³

При изотермическом сжатии работа равна:

Конечная температура в этом случае такая же, как и начальная: t₁=t₂=20C.

При политропическом сжатии

Конечная температура

; t₂=192C.

При адиабатическом сжатии

Конечная температура

; t₂=297C.

Пз № ____расход мощности и кпд компрессора (с. 317)

2. Компрессор всасывает ₁=1 м³ газа при давлении р₁=0,08 МПа и сжимает его до р₂=0,16 МПа. Определить расход мощности на компрессор, если _из=0,75, _мех=0,8 и n=1,3 при изотермическом процессе сжатия и при политропическом процессе.

Для изотермического процесса

Для политропического процесса

Пз № ____ действительный рабочий процесс в одноступенчатом компрессоре (с. 318-321)

3. Компрессор двойного действия для подачи газа на заводе имеет размеры: диаметр цилиндра D=500 мм; ход поршня s=800 мм; диаметр штока d=125 мм; частота вращения n=90 мин ^{– 1}; давление всасывания р₁=0,08 МПа, давление нагнетания р₂=0,16 МПа; вредное пространство Е=0,05. Определить подачу и мощность компрессора при изотермическом процессе сжатия, а также среднюю скорость поршня.

Определяем объёмный КПД, считая процесс изотермическим

степень наполнения

=₀ – 0,04=0,95 – 0,04=0,91

площадь поршня

F=D²/4=3.140.5²/4=0.196 м²

площадь штока

f=d²/4=3.140.125²/4=0.012 м²

Тогда подача компрессора равна

м³/c

Мощность для изотермического процесса:

Средняя скорость поршня

C_п=sn/30=0,890/30=2,4 м/с.

Эту же задачу можно решить и для политропического процесса сжатия, тогда объёмный КПД необходимо определять по следующей формуле

где n показатель политропы равный 1,25 – 1,3.

А так же и для компрессора одинарного действия, в этом случае подача компрессора, отнесённая к условиям всасывания, определяется по следующей формуле

Пз № ____ многоступенчатое сжатие (с. 321-325)

4. Для производственных процессов завода производительностью 0,05 м³/с необходим сжатый воздух давлением 18 МПа. Определить: а) число ступеней компрессора и установить распределение давлений в каждой ступени; б) расход мощности; в) конечную температуру; г) расход воды в холодильниках при нагреве ее на 10С учитывая, что начальное давление р₁=0,1 МПа, начальная температура t₁=20С, _г=1,2 кг/м³.

а) Число ступеней выбираем таким образом, чтобы степень сжатия в каждой не превышало 4 (=4).

Степень сжатия определяется по следующей формуле

Если число ступеней принять равным 3, то при одинаковой степени сжатия  во всех ступенях получаем степень сжатия равной

что в нашем случае неприемлемо.

Принимаем число ступеней равным 4. Тогда имеем

Следовательно, распределение давлений в ступенях должно быть таким:

на всасывании на нагнетании

Первая ступень р₁=0,1 МПа р₂=0,366 МПа

Вторая ступень р₂=0,366 МПа р₃=1,34 МПа

Третья ступень р₃=1,34 МПа р₄=4,9 МПа

Четвёртая ступень р₄=4,9 МПа р₅=18,0 МПа

(так например р₂/0,1=3,66 отсюда р₂=0,13,66=0,366, далее р₃/0,366=3,66 отсюда р₃=0,3663,66=1,34 и т. д.).

б) Расход мощности

в) Конечная температура

; t₂=106C.

г) Расход воды

Охлаждающая вода должна отнимать количество теплоты эквивалентной работе сжатия:

Вт.

При нагреве воды на 10С расход ее составит:

.

с=4,1910³ Дж/(кгК).