19 Компрессоры

19.1 Определить мощность идеального компрессора с изотермическим сжатием и часовое количество теплоты, передаваемое охлаждающей воде, если р₁=101325 Па, а давление сжатого воздуха р₂=0,4 МПа. Расход всасываемого воздуха 500 м³/ч.

Ответ: N=19,2 кВт, Q=69580 кДж/ч.

19.2 Цикл идеального компрессора

Воздух в компрессоре сжимается от давления р₁ до давления р₂ (при изотермическом, адиабатном и политропном сжатии).

Таблица 1 — Исходные данные для расчета компрессора

1. Рассчитать:

1.1. Параметры в начале сжатия: удельный объем υ₁, м³/кг, и объем V₁, м³, для М, кг воздуха;

1.2. Параметры в конце сжатия: удельный объем υ₂, м³/кг, и объем V₂, м³, для М, кг воздуха; температуру Т₂, К (для изотермического, адиабатного и политропного сжатия);

1.3. Для привода компрессора: удельную работу l, Дж/кг, и работу L, Дж, для М, кг воздуха (для изотермического, адиабатного и политропного сжатия);

1.4. Изменение удельной энтропии Δs, Дж/(кг·К) и энтропии ΔS, Дж/К для М, кг воздуха (для изотермического, адиабатного и политропного сжатия);

2. Рассчитанный цикл вычертить в рυ и Ts координатах (в масштабе).

3. Вычертить индикаторную диаграмму идеального и реального одноступенчатого компрессора в рυ — координатах (б/м).

4. Ответить на контрольные вопросы:

4.1. Назначение компрессора?

4.2 Какие допущения делаются при изучении идеального компрессора, отличающие его от реального компрессора?

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32.

Методические указания.pdf

19.3 В одноступенчатом поршневом компрессоре диаметр цилиндра 220 мм, ход поршня – 120 мм, коэффициент объемной подачи λ_υ=0,675. Определить теоретическую мощность, потребную для сжатия воздуха, если частота вращения вала компрессора 960 об/мин; давление в ступени повышается от 0,1 МПа до 0,43 МПа; сжатие осуществляется по политропе с показателем n=1,26.

ВУЗ: ПГАТУ

19.4 Расход газа в поршневом одноступенчатом компрессоре составляет V₁ при давлении р₁=0,1 МПа и температуре t₁. При сжатии температура газа повышается на 200ºC. Сжатие происходит по политропе с показателем n. Определить конечное давление, работу сжатия и работу привода компрессора, количество отведенной теплоты (в киловаттах), а также теоретическую мощность привода компрессора. Исходные данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 28.

Таблица 28

Указание. При расчете принять: k=cp/cυ=const≠f(t)

Ответить на вопросы: Как влияет показатель политропы на конечное давление при выбранном давлении p₁ и фиксированных t₁ и t₂ (ответ иллюстрируйте в Ts — диаграмме)?

Чем ограничивается p₂ в реальном компрессоре (кроме ограничения по максимальном допустимой конечной температуре)?

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.

19.5 (Тема «Процессы сжатия газа в компрессоре»)

Одноступенчатый идеальный компрессор сжимает атмосферный воздух (R = 287 Дж/(кг·К, k = 1,4) в политропном процессе со средним показателем политропы n и подает его потребителю для технологических нужд в количестве  М, кг/c под избыточным (по манометру) давлением р_2изб.

Начальные параметры воздуха: атмосферное давление р₁ = 0,1 МПа, температура t₁, ºС.

Определить температуру воздуха в конце сжатия и  количество теплоты процесса сжатия (указать подводится или отводится теплота).

Определить теоретическую мощность, затрачиваемую на привод компрессора и сравнить с мощностью изотермического и адиабатического сжатия до р_2изб.

Определить необходимый массовый расход охлаждающей жидкости (воды) в системе охлаждения компрессора, если температура в ней не должна повышаться более, чем на Δt_сж, ºС.

Изобразить рабочий цикл компрессора в сравнении с изотермическим сжатием при изменении абсолютного давления от р₁ до р₂, в р,υ- и T,s —  системах координатах.

Исходные данные взять в таблицах 1 и 2 в соответствии с номером задания.

Таблицы 1 и 2

Варианты задачи: 17, 39.

ВУЗ: ЯГТУ

19.6 Определить теоретический напор, развиваемый центробежным вентилятором, если частота вращения рабочего колеса n = 1500 об/мин, внутренний диаметр рабочего колеса d₁ = 0,5 м, окружная скорость воздуха на выходе с рабочей лопатки u₂ = 45 м/с, абсолютная скорость воздуха при входе на рабочее колесо С₁ = 32 м/с, абсолютная скорость воздуха на выходе с рабочего колеса С₂ = 60 м/с, угол между абсолютной и окружной скоростями при входе воздуха на рабочую лопатку α₁ = 40º и угол между абсолютной и окружной скоростями на выходе с рабочей лопатки α₂ = 20º.

Ответ: Н_т = 157,7 м.

Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf

19.7 В процессе политропного сжатия воздуха G, кг/c, в одноступенчатом поршневом компрессоре отводится теплота в количестве Q, кДж/c. При сжатии от начального абсолютного давления 0,1 МПА  температура воздуха возрастает от 15 ºС до t₂. Определить показатель политропы процесса сжатия, конечное давление, затраченную работу, а также изменение в процессе удельной энтропии газа.

Таблица 1 – Числовые данные к задачам контрольной работы №1

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания.pdf

ВУЗ: МИИТ

19.8 Произвести термодинамический расчет многоступенчатого поршневого компрессора, производящего G, кг/c сжатого до давления p_k воздуха, если предельно допустимое повышение температуры газа в каждой ступени Δt, а сжатие происходит с показателем политропы n.

Состояние воздуха на входе в компрессор: р₁=0,1 МПа; t₁=27ºC. В промежуточных теплообменниках сжатый воздух охлаждается изобарно до первоначальной температуры t₁.

Определить:

— количество ступеней компрессора:

— температуру воздуха после сжатия в каждой ступени;

— количество теплоты, отводимое в систему охлаждения цилиндров компрессора и в промежуточных теплообменниках;

— объемную производительность компрессора по входу и выходу.

Принимаемые допущения:

— компрессор считать идеальным, трением и вредным пространством пренебречь;

— степень повышения давления в каждой ступени компрессора считать одинаковыми.

Данные для расчета выбрать из таблицы 2.

Таблица 2

Пример оформления

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.

Методические указания.pdf

19.9 В поршневой компрессор поступает воздух с начальными параметрами р₁ = 0,1 МПа и t₁. Расход воздуха при условиях всасывания V₁. Конечное давление в компрессоре р_к. Определить: термические параметры воздуха на выходе из компрессора, затраченную на сжатие работу и мощность компрессора, количество теплоты и расход воды для охлаждения цилиндра, если сжатие происходит в одной ступени по изотерме, адиабате и политропе с показателем политропы n.

Рассчитать указанные величины при условии политропного сжатия газа в двухступенчатом компрессоре. В этом случае определить дополнительно количество теплоты и расход воды для охлаждения воздуха в промежуточном и конечном холодильниках.

Температура воды, охлаждающей цилиндр компрессора, повышается на Δt_ц = 25ºС, в холодильнике на Δt_х = 30ºС.

Изобразить (без масштаба) процессы, протекающие в одноступенчатом и двухступенчатом компрессорах на pv- и Ts- диаграммах.

Необходимые для расчёта данные выбрать из таблицы 2.

Таблица 2 – Исходные данные для задачи 2

ВУЗ: КубГТУ

19.10 Теоретический одноступенчатый поршневой компрессор (без объема вредного пространства) имеет подачу воздуха V₁ при давлении 0,1 МПа и температуре 17ºС. Определить температуру и объем воздуха в конце политропного (n=1,3) процесса сжатия до абсолютного давления p₂. Определить также теоретическую мощность привода компрессора и сравнить ее с мощностью изотермического сжатия.

Таблица 1 – Числовые данные к задачам контрольной работы №1

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания.pdf

ВУЗ: МИИТ