Термодинамика и теплопередача

Контрольная работа 1.
Задача 2.
Произвести термодинамический расчет многоступенчатого компрессора:
а) количество ступеней компрессора;
б) температуру воздуха после сжатия в каждой ступени
в) количество теплоты, отводимое в систему охлаждения цилиндров компрессора и в промежуточных теплообменниках;
г) объемную производительность компрессора по входу и выходу.

Контрольная работа 1.
Задача 2.
Произвести термодинамический расчет многоступенчатого компрессора
Принимаемые допущения:
Компрессор считать идеальным; трением и вредным пространством можно пренебречь.
Степень повышения давления в каждой ступени компрессора считать одинаковыми.

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
Исходные данные:
Компрессор производит G=0,45 кг в секунду сжатого воздуха.
Максимальное давление
Предельно допустимое повышение температуры газа в каждой ступени – .
Сжатие происходит с начальным значением показателя политропы .

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
Исходные данные:
Состояние воздуха на входе в компрессор: а) давление ;
б) температура .
6) В промежуточных теплообменниках сжатый воздух охлаждается изобарно до первоначальной температуры момент окончания сжатия температура достигает
значения .

Контрольная работа 1.
Решение задачи 2.
Расчет теплофизических свойств сжимаемого газа
1.1. Газовая постоянная и показатель адиабаты
Для рабочего тела, которым является воздух, газовую постоянную и показатель адиабаты определяем по табличным данным, в частности, на стр.665 учебника
Теплотехника/В.Н.Луканин, М.Г.Шатров, Г.М.Камфер и др. – М.: Высшая школа, 2000. – 671с.
Универсальная газовая постоянная
Показатель адиабаты:

Контрольная работа 1.
Решение задачи 2.
1.2. Начальная плотность сжимаемого газа
Расчетная формула:
Имеем:
а) начальное давление сжимаемого газа
б) начальная температура сжимаемого газа
в) газовая постоянная воздуха
г) коэффициент сжимаемости для двухатомных газов при давлении до 10МПа

Контрольная работа 1.
Решение задачи 2.
2. Предварительный термодинамический расчет компрессора
2.1. Число ступеней компрессора
Расчетная формула:
где
- общее отношение давлений в компрессоре;
- отношение давлений в ступени компрессора (находится в пределах – до 5,000);
- начальное давление сжимаемого газа
- конечное давление сжимаемого газа

Контрольная работа 1.
Имеем:
Принимаем:
Вычисляем:
Принимаем число ступеней компрессора, равное
Решение задачи 2.

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
2.2. Расчет параметров сжимаемого газа в ступенях компрессора
2.2.1.Отношение давлений всасывания и нагнетания ступеней:
2.2.2. Номинальные давления всасывания и нагнетания ступеней компрессора:
Первая ступень
Вторая ступень
Третья ступень

Контрольная работа 1.
Решение задачи 2.
2.2.3. Показатели политропы в ступенях компрессора.
Расчетная формула:
Первая ступень
Вторая ступень
Третья ступень
Политропы сжатия

Контрольная работа 1.
Решение задачи 2.
Политропы расширения:
Расчетная формула:
Первая ступень
Вторая ступень
Третья ступень
Принимаем:
Принимаем:
Принимаем:

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
2.2.4. Температурный режим в ступенях компрессора
Первая ступень
Необходимо охлаждение до температуры:
Вторая ступень
Необходимо охлаждение до температуры:

Контрольная работа 1.
Решение задачи 2.
Третья ступень
Необходимо охлаждение до температуры:

Контрольная работа 1.
Решение задачи 2.
2.2.5. Количества теплоты, отводимое в систему охлаждения компрессора по ступеням
Расчетные формулы:
где
Первая ступень

Контрольная работа 1.
Решение задачи 2.
Вторая ступень
Третья ступень

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
3. Производительность компрессора
3.1. Определение коэффициентов производительности ступеней компрессора
Расчетные формулы:
Первая ступень
Принимаем:
Принимаем:

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
Вторая ступень

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
Третья ступень

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
3.2. Определение размеров и выбор базы компрессора
Выбираем привод компрессора, для которого
- частота вращения вала
- ход поршня
Плотности сжимаемого газа
- количество цилиндров в ступенях
Первая ступень
Вторая ступень
Третья ступень

Диаметры цилиндров ступеней компрессора
Расчетное значение
Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
Первая ступень
Вторая ступень
Третья ступень
Принимаем:

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
3.3. Определение индикаторной мощности компрессора
Расчетные формулы:
Запас по мощности -

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
3.3. Определение индикаторной мощности компрессора
Первая ступень

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
3.3. Определение индикаторной мощности компрессора
Вторая ступень

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
3.3. Определение индикаторной мощности компрессора
Третья ступень

Контрольная работа 1. Решение задачи 2.
3.3. Определение индикаторной мощности компрессора
Общая индикаторная мощность компрессора составляет:
3.4. Мощность, потребляемая компрессором
где - механический КПД компрессора

Контрольная работа 1.
Результаты решения задачи 2.
1. Число ступеней компрессора -
2. Номинальные давления всасывания и нагнетания ступеней компрессора:
3. Политропы сжатия
4. Политропы расширения

5. Температурный режим в ступенях компрессора
Контрольная работа 1.
Результаты решения задачи 2.
6. Количества теплоты, отводимое в систему охлаждения компрессора по ступеням
7. Определение коэффициентов производительности ступеней компрессора