3.4. Термодинамический анализ процессов в компрессорах
1.Техническую работу в компрессоре на сжатие и перемещение 1 кг газа производит двигатель.
2.
Работа компрессора, затрачиваемая на
всасывание газа на индикаторной
диаграмме, показанной на рисунке,
изображается площадью 0–4–1–v1.
3. Работа компрессора, затрачиваемая на сжатие газа, на индикаторной диаграмме, показанной на рисунке, изображается площадью v2–2–1–v1.
4.Работа компрессора, затрачиваемая на нагнетание сжатого газа, на индикаторной диаграмме, показанной на рисунке, изображается площадью 0–3–2–v2
5.Сжатие с наименьшей затратой работы происходит в компрессоре по изотерме.
6. Сжатие с наименьшей затратой работы в pv–координатах происходит по линии 1–2.
7. Процесс сжатия в реальном компрессоре характеризуется наличием внутренних потерь на трение.
8.Если
работа при равновесном адиабатном
сжатии равна lад = 90 кДж/кг;
работа, затраченная в реальном компрессоре,
lк = 100 кДж/кг,
то относительный внутренний КПД равен 
9.
Если работа при равновесном адиабатном
сжатии равна lиз = 60 кДж/кг;
работа, затраченная в реальном компрессоре,
lк = 100 кДж/кг,
то изотермический КПД равен 
10.Для
идеального газа с политропным сжатием
работа на привод компрессора вычисляется
по формуле
11.Теоретическая мощность привода компрессора вычисляется по формуле
Теплопередача
Теплопередачей называется процесс переноса теплоты от более теплой среды к более холодной. Она включает три элементарных вида теплообмена: теплопроводность, конвекцию и излучение.
6.Теплопроводность
Теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный разностью температур. Частицы более нагретой части тела имеют более высокую кинетическую энергию. Сталкиваясь с соседними молекулами, они сообщают им часть своей кинетической энергии. При следующих столкновениях происходит передача кинетической энергии ещё более отдалённым молекулам. В чистом виде теплопроводность встречается только в твердых телах.
6.1. Температурное поле. Уравнение теплопроводности
Будем рассматривать только однородные и изотропные тела, т.е. такие тела, которые обладают одинаковыми физическими свойствами по всем направлениям.
Совокупность значений температуры в данный момент времени для всех точек изучаемого пространства называется температурным полем. Если температура не изменяется со временем, то температурное поле называется стационарным.
Изотермической поверхностью
называется поверхность тела с одинаковыми
температурой.
Рассмотрим две изотермические поверхности с температурами t и t+∆t. Градиентом температуры называют предел отношения изменения температуры ∆t к расстоянию между изотермами по нормали ∆n, когда ∆n стремится к нулю:
gradt
=
∆n→0
=
(6.1)
Количество
теплоты, проходящее через изотермическую
поверхность F в единицу времени, называется
тепловым потоком
Q
.
Тепловой поток, проходящий через единицу
площади, называют плотностью
теплового потока q =
,
.
Для твердого тела уравнение теплопроводности подчиняется закону Фурье:
Тепловой поток пропорционален градиенту температуры и площади сечения, перпендикулярного направлению теплового потока.
Q
= -λ∙F
,
(6.2)
Тогда
плотность теплового потока q
=
= -λ∙gradt ,
(6.3)
где
λ – коэффициент теплопроводности
материала
.
Коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества, характеризующим способность тела проводить теплоту. Он зависит от рода вещества и температуры. Также на его величину сильно влияет влажность вещества.
|
Материал |
Влажность, % |
Коэфф. теплопроводности λ, Вт/(м·К) |
|
Воздух |
|
0, 026 |
|
Пенополистирол |
2 |
0,041 |
|
Плиты из стекловаты «URSA» |
5 |
0,050 |
|
Сосна и ель поперёк волокон |
15 |
0,14 |
|
Кирпичная кладка из глиняного кирпича |
1 |
0,70 |
|
Стекло оконное |
0 |
0,76 |
|
Железобетон |
2 |
1,92 |
|
Сталь арматурная |
0 |
58 |
|
Алюминий |
0 |
221 |
|
Медь |
0 |
407 |