Задание исследование политропного процесса2

Нижегородский 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, C_p и C_V - 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:

1. Температуру сжатого воздуха - t₂ °С.

2. Объем сжатого воздуха - V₂ м³/ч.

3. Изменение внутренней энергии и энтальпии воздуха при сжатии.

4. Затрачиваемую работу в процессе и теоретически необходимую мощность для привода компрессора - N₀ кВт.

5. 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.

6. Диаметры всасывающего и нагнетательного воздухопроводов компрессора, принимая скорость в них - W= 12м/сек.

7. Построить графики процесса сжатия в pv-диаграмме.

8. Построить графики в 'Тs-диаграмме по точкам процесса сжатия, а также изобар, между которыми расположен процесс сжатия. Сделать соответствующее обозначение площадей под кривыми.

9. Указать характер превращения энергии. При исследовании принять:

10. 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