19 Компрессоры
19.21 Газ — воздух с начальной температурой t1=27ºC сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления p1=0,1 МПа до давления р2. Сжатие может происходить по изотерме, по адиабате и по политропе с показателем политропы n. Определить для каждого из трех процессов сжатия:
— конечную температуру газа t2,ºC;
— отведенную от газа теплоту Q,кВт;
— теоретическую мощность компрессора N, если его производительность G.
Дать сводную таблицу и изображение процессов в p-υ и T-s — диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 13.
Таблица 13 — Исходные данные к задаче №6
| Вариант | n | р2, МПа | G,10³ кг/ч |
| 00 | 1,25 | 0,90 | 0,3 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: УГНТУ
19.22 Термодинамический анализ процессов в компрессорах
Определить теоретическую работу на привод одноступенчатого и трехступенчатого компрессоров при сжатии воздуха до давления р2, МПа. Начальное давление р1, МПа и температура t1, ºC. Показатель политропы для всех ступеней n. Определить работу на 1 м³ воздуха и температуру сжатия в одноступенчатом, трехступенчатом и четырехступенчатом компрессорах. Оценить уменьшение затрат работы при переходе от одноступенчатого к четырехступенчатому компрессору.
Таблица 2
| № задачи | р1, МПа | t1, ºC | р2, МПа | n |
| 12 | 0,9 | 21 | 13,4 | 1,11 |
Варианты задачи: 9.
19.23 Определить мощность электрического двигателя в кВт для одноступенчатого компрессора производительностью V, м³/с, сжимающего воздух от р1 = 0,1 МПа до р2. Сжатие воздуха протекает по политропе с показателем n = 1,2. Механический КПД компрессора ηК = 0,95.
Как изменится необходимая мощность электродвигателя, если при заданных условиях установить двухступенчатый компрессор? Исходные данные к задаче приведены в табл. 6.5.
Таблица 6.5
Исходные данные
| Вариант | V 10², м³/с | р2, МПа |
| 0 | 5 | 0,9 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
ВУЗ: ДВГУПС
19.24 Сжатие воздуха в компрессоре происходит: а) по изотерме; б) по адиабате; в) по политропе с показателем 1 < n < k. Массовый расход сжимаемого воздуха m, кг/c, начальное давление р1 = 0,1 МПа, начальная температура t1, конечное давление р2.
Определить величины работ сжатия, теоретическую работу компрессора и мощность привода компрессора ( N = lкомпр m, кВт).
Изобразить процессы на pv-диаграмме. Объяснить полученные результаты расчетов.
Данные для расчета приведены в табл. 3.
Таблица 3
| Вариант | n | m, кг/c | t1, ºС | р2, МПа |
| 00 | 1,1 | 5 | 10 | 0,5 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
ВУЗ: КНИТУ
19.25 Воздух в количестве G с температурой t0=20ºC и плотностью ρ0=1,2 кг/м³ поступает в воздухоподогреватель, где нагревается до температуры t.
Определить необходимые подачу, давление и мощность привода вентилятора при установке его в одном случае перед воздухоподогревателем и в другом случае — после него. Полное сопротивление воздушного тракта вентилятора и потребителя составляет H0. КПД вентилятора в обоих случаях его включения равен ηв.
Таблица 2.2 — Исходные данные
| Последняя цифра учебного шифра | G, кг/c | t, ºC | H0, м | ηв, % |
| 2 | 2,5 | 210 | 320 | 56 |
19.26 В идеальном двухступенчатом поршневом компрессоре происходит политропное сжатие газа, находящегося при атмосферном давлении (р=0,101 МПа) и температуре 20ºС, до конечного избыточного давления рк. Подача компрессора при условиях всасывания Q1.
Изобразить принципиальную схему компрессора. Определить параметры газа в каждой ступени и теоретическую мощность компрессора. Определить также параметры и теоретическую мощность компрессора, если бы сжатие газа до давления рк осуществлялось в одноступенчатом компрессоре политропно с показателем n, изотермически и адиабатически.
Изобразить в p-υ — диаграмме по расчетным данным термодинамические процессы, происходящие в идеальном двухступенчатом и одноступенчатом поршневом компрессоре. Сравните работу компрессора при различных процессах сжатия. Объясните необходимость применения и преимущества многоступенчатого сжатия.
Таблица 3.1 — Исходные данные
| Последняя цифра учебного шифра | Q1, м3/мин | рк, МПа | n | Газ |
| 2 | 2,0 | 1,1 | 1,20 | Аммиак |
19.27 Расчет политропного процесса сжатия газовой смеси в компрессоре
Рабочее тело — газовая смесь, имеющая тот же состав, что и в задаче №1 (в процентах по объему). Первоначальный объем, занимаемый газовой смесью — V1. Начальные параметры состояния: давление р1=0,1 МПа, температура t1=27ºC. Процесс сжатия происходит при показателе политропы n. Давление смеси в конце сжатия р2, МПа.
Определить: 1) массу газовой смеси; 2) удельные объемы смеси в начале и в конце процесса; 3) объем, занимаемый смесью в конце процесса; 4) температуру газовой смеси в конце процесса; 5) работу сжатия в процессе; 6) работу, затрачиваемую на привод компрессора; 7) изменение внутренней энергии газовой смеси; 8) массовую теплоемкость рабочего тела в данном процессе; 9) количество теплоты, участвующего в процессе; 10) изменение энтропии в процессе.
Таблица 2
| Объем смеси V1, м3 | Показатель политропы n | Давление р2, МПа |
| 40 | 1,22 | 0,9 |
Построить (в масштабе) рассмотренный процесс в координатах p-υ и T-s. Необходимые для решения задачи теплоемкости компонентов газовой смеси принять независимыми от температуры. Значения теплоемкостей газов можно принять при температуре равной 0ºC из приложения данного методического указания.
Газовую постоянную смеси взять из решения задачи №1.
Ответить в письменном виде на следующие вопросы:
1 В каких пределах может изменяться показатель политропного процесса?
2 В каких пределах может изменяться теплоемкость рабочего тела в политропном процессе?
3 Как выглядит уравнение 1-го закона термодинамики применительно к рассмотренному в задаче процессу?
4 Как зависит работа, затрачиваемая на привод компрессора, от показателя политропы n, почему?
19.28 Для теоретического одноступенчатого воздушного компрессора определить секундную работу, затрачиваемую на его привод, если подача компрессора при начальных параметрах воздуха (р1 = 0,1 МПа и t1 = 17 °C) составляет V. Сжатие газа до конечного абсолютного давления р2 протекает по политропе с показателем n = 1,2. Определить также расход воды, если температура ее в охлаждающей рубашке компрессора повысилась на 20 º.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра | V, м³/c | р2, МПа |
| 1 | 0,15 | 0,5 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: СамГУПС
Все задачи из: Волов В.Т. Термодинамика и теплопередача СамГУПС 2012
19.29 В одноступенчатом поршневом компрессоре сжимается воздух, начальное давление которого p1 = 745 мм рт. ст. и температура t1 = 10 ºC. Определить величину максимально допустимого повышения давления воздуха в цилиндре компрессора при сжатии: а) по адиабате, k = 1,41 и б) в политропном процессе, m = 1,25 (при охлаждении цилиндра), если оно ограничивается температурой вспышки компрессорного масла t = 165 ºС.
19.30 Компрессор всасывает 250 м³/ч воздуха при р1=0,09 МПа и t1=25ºC и сжимает его до р2=0,8 МПа.
Какое количество воды нужно пропускать через рубашку компрессора в час, если сжатие происходит политропно с показателем m=1,2 и температура воды повышается на 15ºC?
Ответ: М=390 л/ч.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
