19 Компрессоры
19.91 Идеальный поршневой компрессор сжимает 450 м³/ч воздуха (в пересчете на нормальные условия) температурой t1=30 ºC от р1=0,10 МПа и до р2=0,5 МПа.
Определить мощность, затрачиваемую на привод компрессора, если сжатие происходит адиабатно, и температуру газа на выходе из компрессора.
Ответ: N=28,7 кВт, t2=207 ºC.
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
| Вариант 08 | |||
| Состав смеси | n | р2, МПа | 10-3 G, кг/ч |
| 1 кг Н2 +9 кг N2 | 1,33 | 0,9 | 0,3 |
19.93 (Вариант 29) Воздух, поступающий в компрессора с температурой t, сжимается в π раз. Требуется определить потребную мощность привода, если известна подача компрессора G и механический ηм и адиабатный ηад (изотермический ηиз) 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
| Температура t, ºC | Подача G, кг/c | Механический КПД ηм | Степень повышения давления π | КПД |
| изотермический ηиз | ||||
| 0 | 7 | 0,8 | 8 | 0,8 |
19.94 (Вариант 51) 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
| V1, м3/c | Δt, ºC | р2, МПа | n |
| 0,1 | 20 | 0,45 | 1,15 |
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
| V1, м3/мин | t1, ºC | Газ | n |
| 45 | 17 | О2 | 1,35 |
Указание. При расчете принять: k=cp/cυ=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
| Вариант | n | V1, м3/c | р3, МПа |
| 15 | 1,15 | 1,1 | 5,0 |
19.97 Компрессор сжимает 600 м³/ч воздуха от давления р1=0,098 МПа до р2=0,6 МПа.
Определить мощность, необходимую на привод компрессора, если сжатие происходит: 1) адиабатно; 2) политропно с показателем n=1,3; 3) изотермически.
Ответ: 1) Nад=38,9 кВт; 2) Nпол=36,8 кВт; 3) Nиз=29,6 кВт.
19.98 Многоступенчатый поршневой компрессор без вредного объема сжимает воздух от начального давления р1=0,0981 МПа до давления р2=5,4 МПа. Известно, что отношение конечного давления к начальному одинаково для всех цилиндров и находится в пределах 6-8.
Определить число ступеней в компрессоре, мощность двигателя, если к.п.д. ступени равен 0,7, и расход охлаждающей воды при увеличении ее температуры на 15 ºС. Известно, что начальная температура воздуха t1=17 ºC, а сжатие политропическое с показателем n=1,3. Производительность компрессора 300 м³/ч (в пересчете на нормальные условия).
Ответ: число ступеней равно двум, N=65,3 кВт, m=493,5 кг/ч.
19.99 Компрессор всасывает воздух при давлении 0,1 МПа и температуре 20 ºС и сжимает его изотермически до 0,8 МПа.
Определить производительность Vк компрессора в м³/ч, если известно, что теоретическая мощность двигателя для привода компрессора равна 40,6 кВт. Найти также часовой расход охлаждающей воды, если ее температура при охлаждении цилиндра компрессора повышается на 10 ºС. Теплоемкость воды принять равной 4,19 кДж/кг.
Ответ: Vк=655 м³/ч, Мводы=3488 л/ч.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
19.100 Вывести формулу для определения объемного к. п. д. компрессора через относительную величину вредного пространства и отношение давлений нагнетания и всасывания.
Ответ: 
.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
