19 Компрессоры

19.92 Смесь газов с начальной температурой t₁=27 ºC сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления р₁=0,1 МПа до давления р₂. Сжатие может проходить по изотерме, адиабате и политропе с показателем политропы n. Определить для каждого из трех процессов сжатия конечную температуру газа t₂, отведенное от смеси тепло Q, кВт, изменение внутренней энергии и энтропии смеси и теоретическую мощность компрессора, если его производительность G. Дать сводную таблицу и изображение процессов сжатия в pV и Ts — диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1.1.

Указание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости от температуры.

Таблица 1

19.93 Воздух, поступающий в компрессора с температурой t, сжимается в π раз. Требуется определить потребную мощность привода, если известна подача компрессора G и механический η_м и адиабатный η_ад (изотермический η_из) КПД (табл. 2.1). С помощью pV — диаграммы объясните, почему затраты энергии на сжатие в реальных компрессорах больше, чем в идеальном с изотермическим сжатием.

Таблица 2.1 – Исходные данные

19.94 Определить теоретическую мощность одноступенчатого поршневого компрессора, затрачиваемую на политропное сжатие азота, а также расход охлаждающей воды через рубашку компрессора, если начальное давление и температура газа равны, соответственно, р₁=0,1 МПа и t₁=25 ºC. Производительность компрессора по параметрам на входе V₁, конечное давление p₂, показатель политропы n и повышение температуры охлаждающей воды в рубашке Δt приведены в табл. 4. Изобразить в p-υ — координатах диаграмму работы компрессора; в T-s — координатах – процесс сжатия.

Таблица 4

19.95 Расход газа в поршневом одноступенчатом компрессоре составляет V₁ при давлении р₁=0,1 МПа и температуре t₁. При сжатии температура газа повышается на 200 ºC. Сжатие происходит по политропе с показателем n. Определить конечное давление, работу сжатия и работу привода компрессора, количество отведенной теплоты, а также теоретическую мощность привода компрессора.

Таблица 1

Указание. При расчете принять: k=c_p/c_υ=const.

Ответить на вопросы:

Как влияет показатель политропы на конечное давление при выбранном давлении р₁ и фиксированных t₁ и t₂ (ответ иллюстрируйте в Ts — диаграмме)?

Чем ограничивается р₂ в реальном компрессоре (кроме ограничения по максимальном допустимой конечной температуре)?

19.96 В идеальном двухступенчатом поршневом компрессоре происходит сжатие воздуха от давления р₁=0,1 МПа до давления р₃. Температура газа на входе в ступени t₁=20 ºC. Определить параметры воздуха в конце сжатия, теоретическую мощность привода компрессора и расход охлаждающей воды, прокачиваемой последовательно через рубашки цилиндров и промежуточный холодильник, если общий нагрев воды Δt=25 ºC. Объемная производительность компрессора при условиях входа — V₁; показатель политропы сжатия (n) в обеих ступенях равны.

Определить также конечную температуру t₂ и мощность привода, если бы сжатие воздуха до давления p₃ происходило бы в одноступенчатом идеальном компрессоре с тем же показателем политропы n.

Изобразить в p-υ — координатах диаграмму работы компрессора, в T-s — координатах – процессы сжатия и охлаждения при одно- и двухступенчатом сжатии. Пояснить преимущества многоступенчатого сжатия.

Указания. 1. Давление газа в конце сжатия в первой ступени определить по формуле р₂=(р₁·р₃)^0,5;

Теплоемкость воздуха считать не зависящей от температуры.

Исходные данные взять из табл. 5.

Таблица 5 — Исходные данные