Расход газа в поршневом одноступенчатом компрессоре составляет V1 при давлении p1= 0,l МПа и температуре t1. При сжатии температура газа по-вышается на 200 °С. Сжатие происходит по политропе с показателем п. Оп-ределить конечное давление, работу сжатия и работу привода компрессора, количество отведенной теплоты, а также теоретическую мощность привода компрессора.
Указание. При расчете принять k = cp/cv = const.
Данные: V1 = 50м3/мин; p1= 0,l МПа; t1 = 200С; т = 1,32; газ – воздух.
Решение
Определяем начальный удельный объём воздуха:
Используем уравнение состояния:
P1*v1 = R*T1 → v1 = R*T1/P1 = 287*293/(0,1*106) = 0,84м3/кг,
где R = 287 Дж/(кг*К) – газовая постоянная для воздуха[1];
Т1 = t1 + 273 = 20 + 273 = 293К – абсолютная начальная температура воздуха.
Для определения давления в конце процесса используем уравнение:
(Р2) n-1/n = T2 *(P1 )n-1/n/T1,
Т2 =(t1 + 200)+273 = (20+200)+273 = 493К ;
(Р2) 1,32-1/1,32 = 493*(0,1*106)1,32-1/1,32/293 = 27,42,
Р2= 0,86*106Па.
Работа сжатия политропного процесса:
ln = [1/(n-1)]*P1*v1[(P2/P1)(n-1)/n -1],
ln = [1/(1,32-1)]*0,1*106*0,84*[(0,86/0,1)(1,32-1)/1,32 -1] = 179,757*103 Дж/кг.
Теоретическая работа привода компрессора:
l0 = [n/(n-1)]*P1*v1[(P2/P1)(n-1)/n -1],
l0 = [1,32/(1,32-1)]*0,1*106*0,84*[(0,86/0,1)(1,32-1)/1,32 -1] = 237,279*103 Дж/кг.
Теоретическое количество отведённой теплоты:
q = Cv*[(n-k)/(n-1)]*(t2 – t1),
где Cv = 0,72 кДж/(кг*К) - массовая изохорная теплоёмкость воздуха.
q = 0,72*[(1,32 – 1,4)/(1,32 - 1)]*200 = - 36 кДж/кг
.
Массовый расход воздуха определяем из уравнения состояния:
М = Р1*V1/(R*T1),
где V1 – секундный расход газа,
V1 = 50/60 = 0,83 м3/с,
М = 0,1*106*0,83/(287*293) = 0,99 кг/с.
Теоретическая мощность привода компрессора:
Nтеор = L0 = М* l0 = 0,99*237,279 = 234,906*103 Вт.
Количество отведенной теплоты:
Q = M*q = 0,99*36 = 35,64 кВт.
Ответы на вопросы:
Как влияет показатель политропы на конечное давление при выбранном давлении p1 и фиксированных t1 и t2?
C увеличением показателя политропы конечное давление при выбранном давлении Р1 и фиксированных t1 и t2 увеличивается.
Что такое «мертвое пространство» и как оно влияет на работу компрессора?
Мертвое пространство поршневого компрессора представляет собой объем, заключенный между клапанами и днищем поршня в момент нахождения его в верхней, мертвой точке.
Вредное пространство уменьшает количество всасываемого газа и, следовательно, уменьшает производительность компрессора.
Что такое «относительный объем мертвого пространства» компрессора?
В рабочей полости цилиндра в конце нагнетания всегда остается газ объемом Км, который называется мертвым объемом
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
