
Задание исследование политропного процесса1
.docНижегородский Государственный Технический Университет
им. Р.Е. Алексеева
Кафедра «Энергетические установки и тепловые двигатели»
Дисциплина «Теплотехника»
ЗАДАНИЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИТРОПНОГО ПРОЦЕССА СЖАТИЯ ВОЗДУХА В ОДНОСТУПЕНЧАТОМ КОМПРЕССОРЕ.
Выполнил: студент гр. 15-КС-1
Бормотов А.Д.
Проверил: Крайнов А.А.
Нижний Новгород
2017 год
Теоретические сведения:
Политропный процесс — термодинамический процесс, во время которого теплоёмкость газа остаётся неизменной.
В соответствии с сущностью понятия теплоёмкости , предельными частными явлениями политропного процесса являются изотермический процесс и адиабатный процесс.
В случае идеального газа, изобарный процесс и изохорный процесс также являются политропными (удельные теплоёмкости идеального газа при постоянном объёме и постоянном давлении соответственно равны и где — универсальная газовая постоянная, — молярная масса, — число степеней свободы) и не меняются при изменении термодинамических параметров).
Показатель политропы
Кривая
на термодинамических
диаграммах, изображающая политропный
процесс, называется «политропа». Для
идеального газа уравнение политропы
может быть записано в виде:
,
где P
— давление, V
- объем газа, n
- показатель политропы, причем
C - теплоемкость газа в данном процессе, Cp и CV - теплоемкости газа при постоянном объеме и давлении.
В зависимости от вида процесса, можно определить значение n:
-
Изотермический процесс:
-
Изобарный процесс:
-
Адиабатный процесс:
; γ - показатель адиабаты
-
Изохорный процесс:
Объемный компрессор
Сжатый воздух получается с помощью различного типа компрессоров. Компрессоры низкого давления называют вентиляторами и применяют для перемещения и подачи воздуха в калориферы сушильных установок, воздухоподогреватели, топки, а также для преодоления сопротивления движению газов, чтобы обеспечить тягодутьевой режим в различных установках. По принципу устройства и работы компрессоры делятся на две группы – объемные и лопаточные. Объемные компрессоры подразделяются на поршневые и ротационные, а лопаточные – на центробежные и осевые (аксиальные). Несмотря на конструктивные различия термодинамические принципы их работы аналогичны между собой. Объемный компрессор – это компрессор статического сжатия, которое происходит в нем вследствие уменьшения объема, где заключен газ.
Задание:
В одноступенчатом поршневом компрессоре воздух сжимается от давления – р1 , =0.1 МПа абс. при температуре - t1 =17°С до давления р2 =0,45 МПа абс.
Стенки цилиндра компрессора охлаждаются водой так, что процесс сжатия воздуха в компрессоре является политропным.
Показатель политропы сжатия -n =1,33
Производительность компрессора, измеренная по месту всасывания: V1 =300 м³/ҹ
Требуется определить:
-
Температуру сжатого воздуха - t2 °С.
-
Объем сжатого воздуха - V2 м³/ч.
-
Изменение внутренней энергии и энтальпии воздуха при сжатии.
-
Затрачиваемую работу в процессе и теоретически необходимую мощность для привода компрессора - N0 кВт.
-
Количество теплоты, отводимой от воздуха при сжатии, и, соответственно, количество охлаждающей воды - М кг/ч, полагая, что вода нагревается от 10°С до 20° С.
-
Диаметры всасывающего и нагнетательного воздухопроводов компрессора, принимая скорость в них - W= 12м/сек.
-
Построить графики процесса сжатия в pv-диаграмме.
-
Построить графики в 'Тs-диаграмме по точкам процесса сжатия, а также изобар, между которыми расположен процесс сжатия. Сделать соответствующее обозначение площадей под кривыми.
-
Указать характер превращения энергии. При исследовании принять:
-
В связи с изменением условий охлаждения стенок компрессора, показатель политропы сжатия увеличивается - уменьшается до n =1,05. Определить для новых условий температуру воздуха - t2 °С и количество отводимой теплоты q
Вывод: с уменьшением n от 1.33 до 1.05 температура воздуха не изменяется (17°С) количество отведенной теплоты изменилось с -19.924 до -107.918
Задание выдал: Крайнов. А. А