19 Компрессоры

19.14 (Вариант 1) Смесь газов, заданная массовыми долями, с начальной температурой t₁=27ºC 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 t₂, отведенное от смеси количество теплоты, изменение внутренней энергии и энтропии смеси, а также теоретическую мощность компрессора, если его подача G, кг/ч. Представить сводную таблицу результатов расчетов и изображение процессов сжатия в рυ и Ts- диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 2.

Примечание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости газов от температуры.

Таблица 2

Ответить на вопросы.

1 В каком из процессов сжатия мощность, затрачиваемая на привод компрессора, будет больше?

2 Какое количество воды необходимо прокачивать через рубашку цилиндра при сжатии газа по изотерме и политропе, если температура воды при этом повышается на 20ºC?

Варианты задачи: 8, 2, 6, 3, 9, 0.

19.15 Определить производительность и температуру газа в конце сжатия одноступенчатого поршневого компрессора, если для подачи в трубопровод аммиака (NH₃) под давлением 0,4 МПа требуется 1,0 кВт.

Известно, что в систему охлаждения компрессора отводится 1,0 кВт тепловой энергии.

Начальные параметры газа: абсолютное давление 0,12 МПа, температура t₁=20ºC.

Изобразить процесс сжатия в p-υ и T-s координатах.

19.16 (Вариант 18) Определить индикаторную N_i и эффективную N_e мощности (кВт) и производительность V, м³/c одноцилиндрового поршневого компрессора по следующим данным: диаметр цилиндра D, ход поршня S, частота вращения вала компрессора n, среднее индикаторное давление p_i, механический КПД компрессора η_м=0,85, коэффициент подачи η_υ=0,75. Параметры выбрать из табл.3.

Таблица 3

19.17 Воздух с начальной температурой t₁ = 27ºС  сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления р₁ = 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, отведенную от газа теплоту Q, кВт; изменение внутренней энергии и теоретическую мощность компрессор, если его производительность G. Дать сводную таблицу и изображение процессов в рv — диаграмме.

Таблица 3 – Исходные данные к задаче 3

Указание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости от температуры (c = const).

Ответить на вопрос:

В каком из процессов сжатия мощность, затрачиваемая на привод компрессора, будет больше?

19.18 В компрессоре, производительностью V₁, необходимо сжимать газ от атмосферного давления до давления P_k. Температура газа в каждой ступени не должна превышать t_max. Начальная температура газа равна t₁. Сжатие политропное, показатель политропы равен n.

Определить минимальное число ступеней компрессора, затрачиваемую мощность, температуру газа после сжатия, расход охлаждающей воды при изменении температуры воды на Δt. Определить также затрачиваемую мощность и температуру газа после сжатия в одноступенчатом компрессоре и при изотермическом сжатии.

Таблица 1

19.20 В идеальный поршневой компрессор поступает М, кг/c воздуха с начальными параметрами р₁=0,1 МПа и t₁=27ºC. Воздух сжимается до давления p₂.

Определить начальный υ₁ и конечный υ₂ удельные объемы, м³/кг, конечную температуру t₂,ºC, изменение энтропии Δs,кДж/(кг·К) , l — удельную работу сжатия, кДж/кг, мощность компрессии, N,кВт а также количество теплоты, участвующее в процессе сжатия Q,кВт и при изобарном охлаждении воздуха в промежуточных охладителях Q₀,кВт.

Расчет произвести последовательно для одноступенчатого компрессора с изотермическим, обратимым адиабатным и политропным сжатием, а также для двухступенчатого компрессора с политропным сжатием и промежуточным охлаждением воздуха. Показатель политропы для отдельных ступеней принять одинаковым и равным n.

Дать сводную таблицу результатов. Изобразить в p,υ и T,s  — координатах процессы сжатия.

Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 1.

Таблица 1 — Исходные данные для задачи 1

Указание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости воздуха от температуры.

Степень повышения давления в отдельных ступенях двухступенчатого компрессора π принять одинаковой, определяя ее из выражения π=(p₂/p₁)^1/2.

Считать, что охлаждение сжатого воздуха в промежуточном охладителе производится до начальной температуры t₁.

Построение в p,υ и T,s  — координатах провести в определенном масштабе с учетом заданных и рассчитанных значений p, υ и T.

Ответить на вопрос

1 Что дает многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением по сравнению с одноступенчатым.