Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Ефимова, Корычев Теплотехника-2012

.pdf
Скачиваний:
51
Добавлен:
02.03.2016
Размер:
3.14 Mб
Скачать

где VT S Ln – производительность теоретического или идеального компрессора; S – площадь поперечного сечения цилиндра; L – ход поршня; n – число двойных ходов в единицу времени; – коэффициент подачи. При наличии «мертвого» пространства производительность машины составит:

V Vвс п S Ln Vвс VТ вс, S L

где вс

 

Vвс

коэффициент всасывания, характеризующий снижение произ-

 

 

 

S L

водительности из-за «мертвого» пространства.

Если процесс расширения газа на линии 3–4 политропный, а показатель политропы расширения np, то параметры газа в точках 3 и 4 можно связать уравнениями:

p3V3np p4V4np или p2Vмnp p1 Vм S L Vвс пр .

Из этих равенств следует:

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

p

п

р

 

 

V

 

 

p

п

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

и вс

вс

1

 

2

 

 

 

1 ,

 

 

 

 

 

 

Vвс S L Vм

p

 

 

 

S L

 

p

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Vм – коэффициент «мертвого» пространства.

S L

Влияние сопротивления клапанов и теплообмена между газом и компрессором (при Vм 0)

Из-за наличия сопротивления при всасывании газа давление в рабочей ка-

мере р р0, а при нагнетании

р рк, рис. 44.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контакт всасываемого газа с нагре-

 

 

 

 

 

тыми деталями машины и смешение его с

 

 

 

 

 

газом «мертвого» пространства приводит к

 

 

 

 

 

повышению

температуры всасываемого

 

 

 

 

 

газа.

В

 

момент

 

окончания

всасывания

 

 

 

 

 

(в т. 1)

газ имеет

 

параметры

р1

р0 и

 

 

 

 

 

Т1

Т0 . Приведем всасываемый

объем

 

 

 

 

 

(S L) к начальным параметрам. Для этого

 

 

 

 

 

воспользуемся уравнением:

 

 

Рис. 44. Индикаторная диаграмма

 

 

p1V1

 

p

0

V

 

 

поршневого компрессора при наличии

 

 

 

 

 

 

0

, где V S L.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сопротивления клапанов

 

 

 

T1

 

T0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим V S L

T0

 

p1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

T1

 

p0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

101

Формула для расчета производительности примет вид

 

 

 

 

 

 

 

V V0 п S Ln Т р р,

где

Т

 

Т0

– коэффициент подачи, учитывающий влияние подогрева газа на

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

р1

 

производительность;

р

 

– коэффициент подачи, учитывающий влияние

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

0

 

сопротивление всасывающего клапана на производительность компрессора.

Учет прямых утечек газа в компрессоре

Учет прямых утечек газа в компрессоре ведется с помощью коэффициента герметичности Г, который является аналогом объемного КПД насосов. Если сжимается влажный газ, то после его сжатия и охлаждения часть водяных паров сконденсируется, что приведет к дополнительному снижению объема сжатого газа. Для учета этого фактора и вводится коэффициент Г.

Для политропного процесса компрессора коэффициент герметичности Г определяется выражением

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

p

 

п

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Г

1

 

 

 

1 .

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как следует из данного выражения, коэффициент герметичности уменьшается с увеличением степени сжатия и при некотором ее значении может стать

 

 

p2

 

 

 

 

 

равным нулю. Степень сжатия

 

 

0, при которой

 

Г

0, называется

p

 

 

 

 

 

 

 

 

1

λГ

 

 

 

 

пределом сжатия. При предельном значении степени сжатия газ, находящийся в «мертвом» пространстве, расширяясь, занимает весь объем цилиндра. Всасывание газа в цилиндр прекращается, и производительность компрессора становится равной нулю.

На индикаторной диаграмме, рис. 45, линии сжатия и расширения сливаются в одну линию; площадь индикаторной диаграммы и, следовательно, индикаторная мощность при пределе сжатия равны нулю. Предел сжатия при политропном расширении газа в «мертвом» пространстве может быть определен при условии Г 0 из уравнения:

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

p

 

п

 

Рис. 45. Индикаторная диаграмма

 

 

1

 

2

 

 

 

 

1 .

компрессора при пределе сжатия

 

Г

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

102

 

 

p

 

 

1

 

 

p

 

 

 

 

 

 

п

 

 

2пр

п

 

 

2пр

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1 0;

 

 

 

 

 

 

 

1 .

p

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

Г 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В действительности в качестве предельной принимают значительно меньшую степень сжатия. При этом считают, что компрессоры, имеющие коэффи-

циент герметичности менее 0,7

( Г

 

0,7), практически невыгодны. Соответ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

ствующий

этому

объемный

предел

 

степени

сжатия

 

2пр

 

из уравнения

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2пр п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2пр

 

 

0,3

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

Г 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, для расчета коэффициента подачи можно воспользоваться зависимостью вс Т р Г .

В реальном компрессоре процесс сжатия газа всегда происходит при наличии теплообмена со стенками рабочей камеры. При этом начало процесса сжатия, когда температура газа еще ниже температуры стенок машины, сопровождается подводом теплоты к газу и характеризуется показателем политропы n k. Окончание процесса сжатия сопровождается отводом теплоты от газа,

так как компрессорная машина в целом охлаждается окружающей средой и ее температура вблизи точки 4 уже ниже температуры газа и n k. Таким обра-

зом, процесс сжатия протекает с переменным показателем политропы. Среднее же значение показателя nср k.

Рис. 46. Индикаторная диаграмма реального поршневого компрессора

Окончательный вид индикаторной диаграммы приведен на рис. 46. Всплески давления вблизи точек 2 и 4 связаны с инерционностью клапанов, с запаздыванием их открытия.

Следующим ограничением, обусловливающим сравнительно небольшие степени сжатия в одноступенчатых компрессорах,

является температура газа после сжатия,

которая не должна быть выше 150–160 С.

При более высоких температурах начинается выделение летучих веществ, которые, соединяясь со сжимаемым газом, могут образовывать взрывоопасные смеси.

103

14.4. Определение количества теплоты, отведенной от газа при различных процессах сжатия

Рис. 47. Процессы сжатия газа в компрессоре

Изобразим процессы сжатия в T,S- диаграмме, рис. 47. Количество отнимаемой от 1 кг газа теплоты при изо-

термическом сжатии (п 1) эквивалентно площади а2'1с. Отводимая теплота в политропном процессе (1 n k ) эквивалентна площади b21с.

Из сопоставления следует, что в изотермическом процессе отводится больше теплоты. При адиабатном сжатии теплота не отводится.

В случае изотермического сжатия

 

 

 

q

 

l

 

RT ln

p1

или q

 

p

ln

p1

.

 

 

 

 

из

 

 

из

 

 

 

 

 

 

 

p2

 

 

 

 

 

из

1

1

 

p2

 

С учетом массовой производительности G отводимая теплота составит

Q

GRT ln

p1

G p

ln

 

p1

. Поскольку GRT pV , имеем

p2

 

из

 

 

1

1

 

 

p2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p1

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

p V ln

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

из

1

1

 

 

 

 

 

 

 

где V1 – объемный расход газа, м3.

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n k

 

 

 

 

 

 

В случае политропного сжатия q

 

с

 

 

T T . Учитывая, что в по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

n 1

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

p2

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

литропном процессе

 

 

 

 

 

и после подстановки в последнее уравнение

 

T

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и некоторых преобразований получаем qп

с

n k

T1

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

n

1 .

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

С учетом производительности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n k

 

 

n 1

 

 

 

 

n k pV

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

с

 

 

GT

 

n

1

или Q

с

 

 

1 1

 

n

1 .

п

 

n 1

1

 

 

 

 

п

n 1 R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осуществить изотермическое сжатие в реальном компрессоре нельзя из-за ограниченных возможностей теплопередачи от сжимаемого в цилиндре газа к охладителю. Наиболее эффективно водяное охлаждение, когда вода пропускается через водяную рубашку цилиндра компрессора. Но и при водяном охлаждении показатель политропы сжатия воздуха n 1,25.

104

Применяется также воздушное охлаждение. Воздухом обдувается наружная поверхность цилиндра, площадь которой увеличивается оребрением. При воздушном охлаждении сжатие идет по политропе с показателем n, близким к показателю адиабаты k. Воздушным охлаждением отводится в основном теплота, выделяемая вследствие трения подвижных частей компрессора. При неизотермическом сжатии температура газа возрастает, что приводит к нагреванию поршня и цилиндра. Разогрев трущихся деталей ограничен максимально допустимой температурой работы системы смазки.

Как отмечалось ранее, наличие в реальных компрессорах «мертвого» пространства влияет на производительность тем больше, чем выше степень повышения давления. Таким образом, степень повышения давления газа в одноступенчатом компрессоре ограничена по условиям теплового режима работы и необходимостью уменьшения уровня влияния «мертвого» пространства.

Для сжатия газов до необходимого на практике высокого давления применяются многоступенчатые компрессоры.

14.5.Мощность привода и КПД компрессора

Вэнергетике под КПД (коэффициентом полезного действия) понимают отношение полезно использованной энергии ко всей затраченной. И чем выше процент полезно использованной энергии из всего ее затраченного количества, тем выше КПД. Но в случае компрессорных машин такое определение КПД оказывается неприемлемым. Поэтому для оценки степени совершенства реальных компрессорных машин их сравнивают с идеальными. При этом для охлаждаемых компрессоров вводится термический КПД:

из lиз Nиз ,

lд Nд

где lиз – работа на привод идеального компрессора при изотермическом сжатии; lд – работа на привод реального охлаждаемого компрессора; Nиз, Nд – со-

ответствующие мощности приводов двигателей,

Nиз lиз G,

Nд lд G.

При расходе газа G затраченная работа определяется по формуле (работа

сжатия принимается положительной): L Gl

из

GRT ln

p2

, отсюда мощ-

 

из

1

p

 

 

 

1

 

ность приводного двигателя Nиз Lиз Glиз GRT1 ln p2 . p1

Для неохлаждаемых машин вводится адиабатический КПД:

ад lад Nад ,

lд Nд

где lад – работа на привод идеального компрессора при адиабатическом сжатии. Значения из и ад для различных типов компрессоров определяются из

заводских испытаний и приводятся в справочниках.

105

Мощность двигателя привода компрессора при изотермическом сжатии:

Nд Nиз Glиз .из из

Адиабатный и изотермический процессы сжатия могут рассматриваться лишь как теоретические. В реальном компрессоре сжатие происходит по политропе. Формула для определения эффективной мощности в политропном процессе с учетом потерь на трение, влияния «мертвого» пространства, а также уменьшения подачи из-за нагрева имеет вид

Nэф

 

 

 

Glп

 

,

 

 

 

 

 

 

п

 

м

 

мТ

 

 

 

 

 

где lп – работа на привод компрессора при политропном сжатии; п – КПД компрессора при политропном сжатии; м – механический КПД, учитываю-

щий потери на трение; мТ – КПД компрессора, учитывающий влияние «мертвого» пространства и подогрева газа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

n

 

 

p

 

k

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Работа определяется по формуле: l

 

 

 

RT

 

 

 

1 ,

где показа-

 

 

p

 

п

 

n 1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тель политропы п находится, как правило,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по параметрам газа в начале и в

конце процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.6. Многоступенчатое сжатие газа

При одноступенчатом сжатии газа, осуществляемом в одном цилиндре, невозможно достичь высоких степеней сжатия по указанным ранее причинам. Поэтому в одной ступени ограничивают величину степени сжатия 5. При необ-

ходимости получения степени сжатия 5 поршневой компрессор выполняют

многоступенчатым. Схема многоступенчатого компрессора приведена на рис. 48. Принцип работы многоступенчатого компрессора состоит в следующем.

Через клапан 5 первой ступени происходит всасывание газа. После сжатия газ через холодильник 9 направляется на вторую ступень компрессора. Причем всасывание газа во второй ступени происходит при давлении сжатия первой ступени. Всасывание газа в третьей ступени выполняется через холодильник 20 при давлении сжатия второй ступени. Через нагнетательный клапан третьей ступени осуществляется нагнетание газа через холодильник к потребителю. Диаграмма процессов сжатия в трехступенчатом компрессоре в p,V -

координатах представлена на рис. 49.

106

Рис. 48. Схема многоступенчатого поршневого компрессора:

2, 13, 24 – цилиндры компрессоров с охлаждающей рубашкой; 3, 14, 25 – поршни; 9, 20, 30 – холодильники; 5, 16, 27 – всасывающие клапаны; 6, 17, 28 – нагнетательные клапаны; 1, 12, 23, 10, 21, 31 – вход холодной воды; 8, 11, 19, 22, 32, 34 – выход охлаждающей воды; 4, 15, 26 – вход рабочего тела – газа; 7, 18, 29 – выход сжатого газа; 33 – выход охлажденного газа

 

Рассмотрим процессы:

 

01 – линия всасывания газа в первую сту-

 

пень компрессора;

 

12 – политропный процесс сжатия газа в

 

первой ступени;

 

2–а – линия нагнетания газа в холодильник 9;

 

а–3 – линия всасывания во вторую ступень

 

компрессора;

 

3–4 – политропный процесс сжатия во вто-

 

рой ступени;

Рис. 49. Индикаторная диаграмма

4b – линия нагнетания в холодильнике 20;

b–5 – линия всасывания в третью ступень

идеального трехступенчатого

компрессора;

компрессора

5–6 – политропный процесс сжатия в третьей ступени; 6–с – линия нагнетания газа к потребителю.

Отрезки 2–3 и 4–5 изображают уменьшения объема газа в процессе при постоянном давлении в холодильниках 9 и 20. Охлаждение производится до одной температуры, равной температуре всасывания газа в первой ступени Т1. Поэтому температуры в рабочих точках 1, 3 и 5 будут одинаковыми, и через них можно провести изотерму 17.

Отношение давлений для каждой ступени обычно принимается одинако-

выми, равным степени сжатия :

p2

 

p4

 

p6

.

p1

p3

p5

 

 

 

 

 

 

107

 

 

 

В случае равенства начальных температур и показателей политропы конечные температуры также будут равны, т. е. Т2 = Т4 = Т6. Отсюда следует, что

p2 = p3. Так как p2 = p3 и p4 = p5, то 3 p6 . p1

При z-ступенях компрессора: z

pк

, где pн, pк– начальное и конечное

 

 

pн

давление сжимаемого газа соответственно.

Ступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением приближает рабочий процесс компрессора к наиболее экономичному изотермическому сжатию, и чем больше ступеней сжатия, тем больше процесс сжатия будет приближаться к изотермическому. При равенстве температур газа на входе в каждую ступень и равенстве отношений давлений затрата работы на сжатие во всех ступенях будут одинаковыми, т. е. l1 = l2 = l3,

l

 

 

n

 

 

 

1

 

n 1

 

 

l

 

 

n

 

 

 

3

 

 

n 1

 

 

 

n 1

RT1 pp2 n1

n 1

RT5 p6 np5

1 ;

1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

p

4

n

 

 

 

 

 

l2

 

 

 

RT3

 

1 ;

 

 

 

 

 

 

n 1

 

p3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отсюда lк 3l1 или при z-ступенях lк = zl1.

Работа на привод трехступенчатого компрессора при политропном сжатии во всех ступенях в p, V-диаграмме может быть определена площадью фигуры 0123456с0. Если процесс политропного сжатия до давления p6 производится в одноступенчатом компрессоре, то затраченная работа будет равна площади фигуры 018с0. Отсюда экономия работы будет численно равна площади 2345682.

В реальном многоступенчатом компрессоре с целью уменьшения объема «мертвого» пространства диаметры цилиндров изменяются в сторону уменьшения в геометрической прогрессии.

Рис. 50. T,S-диаграмма политроп-

ного сжатия газа в трехступенчатом компрессоре

В T,S-диаграмме процессы политропного сжатия изображены на рис. 50 кривыми 12, 3–4 и 5–6, а процессы охлаждения в охладителях – линиями 2–3, 4–5 и 6–7. Площади а12b, с34d и е56f равны между собой вследствие равенства температур. Это показывает, что во всех цилиндрах от газа при его сжатии отводится одно и то же количество теплоты.

Площади b23c, d45e и f67i также равны между собой, а из этого следует, что в охладителях при изобарном процессе охлаждения отводится одно и то же количество теплоты.

108

Контрольные вопросы

1.Какая существует классификация компрессорных машин?

2.Что такое идеальный поршневой компрессор, какова его индикаторная диаграмма и как рассчитывается его работа?

3.Как выглядит действительная индикаторная диаграмма компрессора при наличии «мертвого» пространства?

4.Как выглядит индикаторная диаграмма компрессора при наличии сопротивления клапанов?

5.Как определяется производительность реального компрессора с учетом коэффициента подачи?

6.Что такое предел сжатия и для чего он служит?

7.Как изображается индикаторная диаграмма реального компрессора с учетом всех потерь?

8.Как вычисляется количество отводимой теплоты при различных процессах сжатия?

9.Какими выражениями определяется мощность на привод одноступенчатого компрессора?

10.Каковы основные причины необходимости применения многоступенчатого сжатия?

11.Как выглядит принципиальная схема и индикаторная диаграмма многоступенчатого компрессора в p,V-диаграмме?

12.С помощью каких выражений вычисляется работа на привод при многоступенчатом сжатии?

Задачи

Задача 1. Компрессор всасывает 100

м3

 

воздуха при давлении

 

 

ч

р1 0,1 МПа и температуре t1 = 27 ºС. Конечное давление воздуха составляет

р2 0,8 МПа. Найти теоретическую мощность двигателя для привода ком-

прессора и расход охлаждающей воды, если температура ее повышается на 13 С. Расчет произвести для изотермического, адиабатного и политропного

сжатия. Показатель политропы принять равным

n 1,2,

а удельная теплоем-

кость воды c 4190

кДж

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кг К

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

Изотермическое сжатие

 

p2

 

 

 

 

 

 

Работа компрессора: L

рV ln

0,1 106

 

100

ln

0,8 106

5,8 кВт∙ч.

p

3600

0,1 106

 

 

из

1 1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Теоретическая мощность двигателя: Nиз

Lиз 5,8 кВт.

Теплоту, отводимую с охлаждающей водой, находим из уравнения тепло-

вого баланса: Qиз Lиз 5,8 кВт∙ч. Следовательно, расход охлаждающей воды

G

Q

 

5,8 103

0,106

кг

.

из

 

 

 

t cp

13 4,19

с

 

 

 

 

109

Адиабатное сжатие Работа компрессора:

 

k

 

 

 

 

k 1

 

 

1,4

 

 

 

100

 

1,4 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

p2

k

 

 

 

 

1,4

 

 

L

 

 

pV

 

 

 

 

 

1

 

 

0,1 10

 

 

 

8

 

 

1

7,9 кВт∙ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ад

k 1

1 1

 

p1

 

 

 

 

 

1,4 1

 

 

3600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретическая мощность двигателя: Nад Lад 7,9 кВт.

Расход охлаждающей воды не определяется, так как теплота не отводится Q = 0 (из названия процесса).

Политропное сжатие Работа компрессора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п 1

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

p

 

п

 

1,2

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

0,1 106

8 1,2

1 6,9

L

 

 

 

p V

 

 

 

1

 

 

 

 

 

п 1

p

 

 

п

 

1 1

 

 

 

1,2 1

 

3600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кВт∙ч.

Теоретическая мощность двигателя: Nп Lп 6,9 кВт.

Теплоту, отводимую с охлаждающей водой, находим из уравнения тепло-

n 1 n k

вого баланса: Qп Gc T1 n n 1

1 , где G – массовый расход воздуха в

компрессоре, кг : G p1V1 ; R – удельная газовая постоянная воздуха, кДж ;

 

R

 

 

с

 

RT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кг К

R

 

8314

287

 

кДж

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mв

29

 

кг К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1 106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

100

 

 

 

0,032

 

кг

.

 

 

 

 

 

 

 

287 273 27 3600

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2 1,4

 

 

1,2 1

 

 

 

 

 

 

 

Q 0,032 1005 273 27

 

 

 

 

 

 

1 3,99 кВт.

 

 

 

8 1,2

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход охлаждающей воды: G

 

Q

 

 

3,99 103

0,073

кг

.

 

 

п

 

 

 

 

 

 

t cp

13 4190

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2. Одноступенчатый компрессор, имеющий коэффициент «мертво-

го» пространства 5 %, сжимает 400 м3 воздуха при нормальных условиях

ч

от давления p1 = 0,1 МПа и температуры t1 = 20 С до давления p2 = 0,7 МПа. Сжатие и расширение воздуха совершается по политропе с показателем n = 1,3. Определить потребную мощность двигателя для привода компрессора и его объемный КПД (коэффициент всасывания). Эффективный КПД компрессора при политропном сжатии п = 0,7.

110

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.