5. Реальный процесс сжатия. Относительный внутренний кпд компрессора.

Вопрос о коэффициенте, характеризующем совершенство про­цесса сжатия, имеет большое значение как при проектировании, так и при эксплуатации компрессорных машин. Для анализа необратимых потерь в процессе сжатия используют понятие от­носительного к. п. д. Относительный к. п. д. —это отношение ра­боты в обратимом процессе сжатия к работе, затраченной в действительном процессе сжатия, без учета механических потерь в компрессорной машине. Для оценки потерь в поршневых и роторных компрессорных машинах с интенсивным охлаждением используют понятие изотермического относительного к. п. д., равного отношению работы сжатия в обратимом изотермиче­ском процессе к работе, затрачиваемой в действительном про­цессе сжатия (исключая механические потери), η из = w из1-2/w1-2 (9.13)

Для компрессорных машин с неинтенсивным охлаждением используют понятие относительного адиабатного к. п. д., рав­ного отношению работы сжатия в обратимом адиабатном про­цессе к работе, затрачиваемой в действительном процессе сжа­тия (исключая механические потери), η ад = w ад1-2/w1-2 (9.14)

Наиболее универсальным является внутренний относитель­ный к. п. д., учитывающий все внутренние потери компрессор­ной машины, кроме потерь механических и потерь, связанных с утечками газа через уплотнения.

Внутренний относительный к. п. д. для процесса—это отно­шение работы в обратимом процессе сжатия к действительной эффективной работе сжатия во внешнеадиабатном процессе η оi = w ад1-2/w*1-2 = 1/(1+ζ_w) (9.15), где w*1-2 — потенциальная работа сжатия во внешнеадиабат­ном процессе; ζ_w — коэффициент необратимых превращений ра­боты в теплоту.

Процессы сжатия газа в нагнетателях и неохлаждаёмых компрессорах необходимо рассматривать как процессы внешнеадиабатные. Это значит, что внешний теплообмен через корпус компрессора отсутствует. Однако имеются необратимые поте­ри работы, вызванные трением газа в процессе сжатия, (9.16)

Формула (9.16) получена путем замены в формуле (9.11) показателя политропы п показателем внешнеадиабатного про­цесса k*.

Если при определении к. п. д. компрессорных машин прене­бречь изменением скорости газа в процессе его сжатия и по­терями теплоты через корпус компрессора, то получим формулу для политропного к.п.д. компрессора (нагнетателя). Политропный к. п. д., η пол представляет собой внутренний относительный к. п. д. процесса сжатия при бесконечно малом изменении скорости газа.

Для^: внешнеадиабатного процесса, рассматривая газ как иде­альный, формулу (9.15) можно привести к виду

η оi = η пол = 1/(1+ ζ_w) = [к*/( к*-1)]•[(к-1)/к]. Далее, учитывая, что (p₂/p1)^n-1/n = Т2/Т1 и и n=k*, получим (9.18)

Политропный к. п. д. (9.18) обладает той особенностью, что позволяет оценить совершенство нагнетателей и компрессоров без определения объемной или мас­совой подачи газа, используя только параметры р1, р2, Т1, Т2, измеренные в процессе сжатия, и значение показателя адиабаты данного газа в интервале указанных параметров.

Рис. 9.5. Обратимый адиабатный и действительный процессы сжа­тия в Т—s координатах

На рис. 9.5 изображены действительный (линия 1—2) и об­ратимый адиабатный (линия 1—2ад) процессы при n>k. Тем­пература в конце действительного процесса сжатия (точка 2) выше, чем температура в конце адиабатного сжатия (точ­ка 2ад). Расчет процессов сжатия реальных газов с необходимой точ­ностью может быть осуществлен двумя основными методами: по термодинамическим диаграммам состояния газа, например в h—s координатах; по аналитическим зависимостям, в которых используется уравнение состояния реального газа.

Основные соотношения для расчета компрессорных машин справедливы как для расчета идеальных, так и реальных газов, однако при расчетах реальных газов необходимо учитывать их свойства, в частности фактор сжимаемости газа z. С учетом фактора сжимаемости расчетные уравнения для работы, затра­чиваемой в компрессоре, [уравнения (9.8), (9.10), (9.11)], при­водятся к виду:

Точность вычислений по уравнениям (9.19) — (9.21) зависит в значительной мере от точности вычислений фактора сжимае­мости, показателя адиабаты и показателя политропы. Фактор сжимаемости z может быть определен по диаграммам состоя­ния или соответствующим термодинамическим таблицам.

6. Термодинамические циклы поршневых ДВС. Основные характеристики циклов.

7. Термический КПД циклов поршневых ДВС. Влияние характеристик цикла на КПД.

8. Анализ эффективности термодинамических циклов поршневых ДВС.

10. Рабочий процесс поршневого ДВС. Индикаторная диаграмма.

1 1. Среднее индикаторное давление

12. Индикаторная и эффективная мощность двигателя.

13. Определение основных параметров двигателя.

14. Показатели экономичности рабочего процесса.

15. Основные показатели дизельных и карбюраторных двигателей.

( смотри вопросы 11-14 )

16, 17 - нет

18. Термодинамические циклы газотурбинных установок. Основные характеристики циклов.

1. Цикл Брайтона:

подвод тепла к рабочему телу происходит при постоянном давлении(p=idem).

1-2-адиабатное сжатие воздуха в компрессоре;

2-3-изобарный подвод тепла в камере сгорания;

3-4-расширение рабочего тела в турбине до p_атм;

4-1-отвод тепла (считают условно) во внешнюю среду при p=idem.

2. Цикл Гемфри:

подвод тепла к рабочему телу происходит при постоянном объеме(v=idem).

1-2-адиабатное сжатие воздуха в компрессоре;

2-3-сгорание топлива (подвод тепла) в камере сгорания при закрытых клапанах (т.е. v=idem);

3-4-адиабатное расширение рабочего тела в турбине;

4-1-отвод тепла во внешнюю среду при p=idem.

Характеристиками цикла являются: степень повышения давления - π = Р₂/ Р₁; степень адиабатного сжатия – ε = V₂/V₁.

степень повышения температуры в цикле – τ = T₃/T₁

термический КПД - η_t = 1-1/π^m, где:m = (k-1)/k, k - показатель адиабаты