Методичка web 2013 Лаборат

В расчетах значения показателей политропы процессов сжатия и расширения газов принимают одинаковыми и вычисляют по формуле:

где Р1 ,V1 – давление и объѐм газа в точке 1 (Риc. 4); P2 ,V2 – давление и объѐм газа в точке 2.

Единицы измерения давлений и объѐмов могут быть любые, но одинаковые для обоих значений.

Объѐмный к.п.д. компрессора определяется из выражения

где V1 – объѐм воздуха, всасываемый первой ступенью компрессора;

Vh – рабочий объѐм цилиндра первой ступени.

Единицы измерения объѐмов могут быть любые, но одинаковые для обоих значений.

Объем всасываемого воздуха (м3) находится по формуле:

где G – производительность компрессора, кг/с;– плотность воздуха, кг/м3;

n – частота вращения коленчатого вала компрессора, мин-1 Рабочий объѐм цилиндра (м3) определяется выражением:

где Д, h –диаметр цилиндра и ход поршня первой ступени, мм.

31

4.6. Определение мощности на привод компрессора

Зная производительность компрессора и показатель политропы, можно подсчитать теоретическую мощность (Вт), затрачиваемую на его привод:

где n – показатель политропы сжатия;

Рвх – давление на входе в компрессор, Па; V – объѐмный расход воздуха, м 3/с;

– степень повышения давления ступени компрессора; z – число ступеней компрессора;

k = 1,1 ... 1,4 – коэффициент запаса мощности;

м = 0,7 ... 0,8 – механический к.п.д. компрессора;пер = 0,98 – к.п.д. клиноременной передачи.

В формуле (32) произведение первых четырех сомножителей выражает индикаторную мощность, потребляемую одной ступенью компрессора, которую можно определить по индикаторной диаграмме.

Так как площадь индикаторной диаграммы, построенной в координатах P – V, изображает в некотором масштабе работу, затраченную на совершение цикла (индикаторная работа), то мощность, необходимую для привода компрессора (Вт), можно выразить следующим образом:

N = Fд а nк 60 = 0,0166 Fд р v nк z k ( м пер ), (33)

где Fд – площадь диаграммы на рисунке 4, мм2;р – масштаб изображения давлений, Па/мм;v – масштаб изображения объѐмов, м3/мм;

Площадь диаграммы можно измерить планиметром, или подсчитать по клеткам миллиметровой бумаги.

32

4.7. Порядок проведения испытаний

Перед включением компрессора следует проверить уровень масла в картере щупом. Уровень масла должен находиться между рисками на щупе. Следует также проверить наличие воды в дифференциальном манометре. После включения компрессора закрыть расходный вентиль 21 (Рис. 2).

Когда давление в ресивере достигает заданного значения, медленно открыть расходный вентиль и добиться такого положения, чтобы давление в ресивере оставалось постоянным. В таком режиме работы поршневого компрессора записывают, согласно показаниям приборов, следующие показатели:

-перепад давлений в диафрагме;

-давление воздуха в ресивере;

-барометрическое давление окружающей среды,

-температуры окружающей среды.

Опыт повторяют несколько раз при различных заданных давлениях в ресивере, начиная от наименьшего. После этого снимается индикаторная диаграмма.

4.8. Снятие индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма представляет собой действительный цикл компрессора, полученный в результате индицирования с помощью специального прибора-индикатора. Свернутая индикаторная диаграмма изображается в координатах Р – V, развернутая – в координатах Р – .

Индикатором, применяемым в данной работе, снимается развернутая индикаторная диаграмма, т.е. в координатах Р – , где Р – давление в цилиндре компрессора;

– угол поворота коленчатого вала компрессора.

Диаграмма снимается следующим образом. Датчик угла поворота, установленный на наружном конце коленчатого вала, устанавливают в нулевое положение, что соответствует ВМТ поршня первой ступени. После этого винт датчика давления поворачивают до изменения показаний прибора. Если стрелка прибора стоит на нулевом делении, то винт следует поворачивать по часовой стрелке до момента отклонения стрелки прибора. Если же стрелка прибора уже отклонена от нулевого деления, то винт следует поворачивать против часовой стрелки до момента установки ее на нуль. Стрелка, укрепленная на винте датчика давления, укажет по шкале величину соответствующего давления в барах (105 Па). После этого датчик угла поворота поворачивают против направления вращения коленчатого вала компрессора на одно фиксированное деление, которое соответствует 15º поворота коленчатого вала, и все повторяется снова. Данные заносят в таблицу 4. По полученным данным строится индикаторная диаграмма компрессора в тех и в других координатах. После проведения опытов компрессор сразу же следует выключить и, открыв вентиль, выпустить воздух из ресивера.

34

Таблица 4

Результаты индицирования

Продолжение табл. 4

Окончание табл. 4

5. Правила техники безопасности

Все участники испытания должны соблюдать правила техники безопасности, нарушение которых может привести к несчастному случаю.

5.1.Не трогать без надобности никаких деталей оборудования: кнопок, маховиков, кранов, электропроводки, рубильников и особенно движущихся деталей работающей машины.

5.2.Не вставать и не облокачиваться на ограждения. Одежда должна быть заправлена и застегнута.

5.3.Не бегать, обходить скользкие места, покрытые маслом, водой или другой жидкостью.

5.4.Если участник испытания замечает, что кому-либо грозит опасность, он обязан немедленно сообщить руководителю или выключить установку.

5.5.Не превышать рабочего давления в ресивере, указанного контрольной стрелкой на манометре.

5.6.Не включать установку без разрешения руководителя.

35

6. Составление отчета

Отчет по лабораторной работе должен включать следующее:

6.1.Наименование и цель работы.

6.2.Необходимые приборы, и оборудование.

6.3.Таблицы результатов измерений и расчета.

6.4.Выполненный расчет.

6.5.Индикаторные диаграммы испытуемого компрессора.

6.6.График зависимости объемного КПД и производительности компрессора от степени повышения давления.

6.7.Анализ результатов испытаний и выводы по работе.

7.Контрольные вопросы

1.Как устроен и работает поршневой компрессор?

2.Какие процессы составляют цикл компрессора?

3.Для чего между ступенями устанавливаются холодильник и коллекторы?

4.Чем ограничивается максимальное давление, развиваемое в ступени компрессора?

5.От чего зависит производительность поршневого компрессора?

6.Что называется вредным пространством поршневого компрессора?

7.Для чего компрессоры выполняются многоступенчаты-

ми?

8.Чем объясняется отличие действительной индикаторной диаграммы от теоретического цикла поршневого компрессора

свредным пространством?

36

Лабораторная работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА И РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СУШКИ

1.Цель работы

1.1.Научиться практически определять параметры окружающего воздуха.

1.2.Освоить методику расчета расхода воздуха и тепловой энергии на сушку материала в идеальном процессе конвективной сушки.

2.Приборы и принадлежности

2.1.Психрометр.

2.2.Влагомер или гигрограф.

2.3.Барометр.

2.4.Настоящее руководство по лабораторной работе.

3.Порядок проведения работы

3.1.Изучить содержание настоящего руководства по лабораторной работе.

3.2.Научиться определять основные параметры состояния влажного воздуха при помощи психрометра и таблицы.

3.3.Изучить диаграмму i – d для влажного воздуха.

3.4.По заданным параметрам процесса сушки произвести расчет удельного расхода воздуха и теплоты на сушку материала.

3.5.Исследовать зависимость затрат воздуха и теплоты на сушку материала от температуры подогрева воздуха.

37

4.Содержание работы

Ватмосферном воздухе всегда содержится водяной пар, количество которого зависит от температуры и барометрического давления, а также местности и времени года. Специфическими параметрами влажного воздуха являются: абсолют-

ная и относительная влажность, влагосодержание и температура точки росы.

Количество килограммов пара, содержащегося в одном кубометре воздуха, называют абсолютной влажностью и

обозначают n.

Воздух называют насыщенным при данной температуре и давлении, если он содержит в себе максимально возможное количество пара.

Относительной влажностью называют отношение дей-

ствительной абсолютной влажности воздуха при данных условиях к максимально возможной абсолютной влажности при тех же условиях, т.е.

Для определения относительной влажности используют психрометры. Они подразделяются на испарительные и конденсационные. Испарительный психрометр (Рис. 5) состоит из двух одинаковых термометров. Шарик одного из термометров обтянут марлей, конец которой опущен в дистиллированную воду. Этот термометр, называемый «мокрым», показывает более низкую температуру tм по сравнению с показаниями «сухого» термометра tс.

Разность показаний вызывается постоянным испарением влаги с поверхности шарика «мокрого» термометра. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испарение и больше разность в показаниях термометров.

Эту величину называют психрометрической разностью и выражают следующей формулой:

По психрометрической разностиt и температуре tм в психрометрической таблице находят относительную влажность о, %.

В первом вертикальном столбце приведены значения tм, а в первой горизонтальной строке – значения t. Величина относительной влажности находится на пересечении соответствующих столбца и строки. Относительную влажность можно непосредственно измерять влагомером или гигрографом, принцип работы которых состоит в изменении длины обезжиренного человеческого волоса с изменением относительной влажности воздуха.

Недостатком этих приборов является изменение точности показаний по мере изменения состояния волоса в результате загрязнения. Поэтому волос необходимо периодически промывать спиртом и производить тарировку приборов.

Если влажный воздух охлаждать, то относительная влажность его будет увеличиваться, так как влагосодержание при этом будет оста-

ваться неизменным.

При некоторой температуре относительная влажность воздуха составит 100%, и при дальнейшем понижении температуры водяной пар будет конденсироваться.

Температура влажного воздуха в процессе его охлажде-

ния, при которой начинается конденсация пара, называется

температурой точки росы или температурой полного насыщения.

39

Психрометрическая таблица

40