Влажный воздух

З-13.6

З-13.5

З-13.4

З-13.3

З-13.2

З-13.1

Задачи

П-13.2

Определить теоретическую работу на привод одноступенчатого и трехступенчатого компрессоров при сжатии воздуха до давления р₂ =125 бар. Начальное давление р₁ =1 бар и температура T₁ =300 К. Показатель политропы для всех ступеней принять равным n =1,2.

Определить величину работы на 1 м³ воздуха и температуру в конце сжатия в одноступенчатом и трехступенчатом компрессорах, с промежуточными холодильниками, охлаждающими воздух до начальной температуры.

Одноступенчатый компрессор

Работа на привод одноступенчатого компрессора равна

кДж/м³.

Температура в конце сжатия

К.

Трехступенчатый компрессор

Степень увеличения давления воздуха в каждой ступени

Работа затраченная на получение сжатого воздуха в первой ступени компрессора равна

кДж/м³.

Затраченная работа на всех ступенях одинакова, поэтому общая работа равна

кДж/м³.

Температура в конце сжатия в каждой ступени составляет

К.

При переходе от одноступенчатого на трехступенчатое сжатие воздуха затраты работы уменьшаются на

%.

Идеальный поршневой компрессор сжимает 450 м³/ч воздуха (в пересчете на нормальные условия) температурой t₁ =30 ºС от
р₁ =0,10 МПа 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 ºС.

Многоступенчатый поршневой компрессор без вредного объема сжимает воздух от начального давления р₁ =0,0981 МПа до 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 ºС, а сжатие политропное 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.

Определить объемную часовую производительность по сжатому воздуху компрессора, сжимающего воздух от р₁ =0,098 МПа и t₁ =15 ºС до р₂ =0,784 МПа. Сжатие изотермическое, мощность двигателя 40 кВт.

Ответ: V =85,4 м³/ч.

Определить часовую нормальную производительность одноступенчатого неохлаждаемого компрессора V_Н, м³/ч. А также полный объем цилиндра V, если известны: параметры всасываемого воздуха р₁ =0,098 МПа и t₁ =20 ºС; степень повышения давления =8; эффективный к.п.д. ; частота вращения вала n =300 об/мин; коэффициент наполнения, равный объемному к.п.д. ; мощность на валу компрессора N =52 кВт.

Ответ: V_Н =413 м³/ч., V =29,7 дм³.

Определить мощность идеального компрессора с изотермическим сжатием и часовое количество теплоты, передаваемое охлаждающей водой, если р₁ =101325 Па, а давление сжатого воздуха р₂ =0,4 МПа. Расход всасываемого воздуха 500 м³/ч.

Ответ: N =14,2 кВт, Q =69580 кДж/ч.

Компрессор всасывает 250 м³/ч воздуха при р₁ =0,09 МПа и
t₁ =25 ºС и сжимает его до р₂ =0,8 МПа.

Какое количество воды нужно пропускать через рубашку компрессора в час, если сжатие происходит политропно с показателем n =1,2 и температура воды повышается на 15 ºС?

Ответ: 390 л/ч.

В воздухе всегда содержится то или иное количество водяного пара. Такую смесь сухого воздуха и водяного пара называют влажным воздухом. Обычно расчеты, связанные с влажным воздухом, выполняют при давлениях, близких к атмосферному, и парциальное давление пара в нем невелико, то с достаточной точностью в расчетах можно применять формулы, полученные для идеальных газов. Поэтому принимаем, что влажный воздух подчиняется уравнению состояния идеальных газов (2.5) и закону Дальтона (3.4)

р= р_в + р_п, (14.1)

где р – давление влажного воздуха;

р_в – парциальное давление сухого воздуха;

р_п – парциальное давление пара.

Абсолютной влажностью воздуха называют массу водяного пара, содержащегося в 1 м³ влажного воздуха (или плотность пара r_п при его парциальном давлении и температуре воздуха).

, (14.2)

где R_в – газовая постоянная воздуха, Дж/(кг·К);

Т – температура воздуха, К.

Отношение абсолютной влажности воздуха при данной температуре к его максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре, называют относительной влажностью.

, (14.3)

где р_н – давление насыщения водяного пара при температуре влажного воздуха.

Отношение массы пара во влажном воздухе к массе сухого воздуха называется влагосодержанием

, м/м, (14.4)

Из этого уравнения следует

. (14.5)

Аналогично уравнению (14.5) можно написать

, (14.6)

где d_max – максимально возможное влагосодержание влажного воздуха.

Отношение влагосодержания к максимально возможному влагосодержанию называется степенью насыщения

. (14.7)

Температура, при которой влажный воздух при постоянном давлении становится насыщенным (j = 100 %) называется температурой точки росы t_р. Плотность влажного воздуха определяется по формуле

, кг/м³. (14.8)

Упрощенно плотность воздуха можно определить по формуле

, кг/м³. (14.9)

Энтальпию влажного воздуха относят к 1 кг сухого воздуха и определяют по формуле

i = i_в + i_пd, (14.10)

где i_в – энтальпия сухого воздуха, кДж/кг;

i_п – энтальпия водяного пара, кДж/кг;

d – влагосодержание в кг/кг.

Энтальпия сухого воздуха

i_в = с_рt ≈ 1 ·t ≈ t, (14.11)

где с_р ≈1 кДж/(кг·ºС) – удельная теплоемкость воздуха.

Энтальпия водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, определяется по эмпирической формуле

i_п = 2490 + 1,97 ·t_н. (14.12)

Следовательно, энтальпия влажного воздуха

i = t + ( 2490 + 1,97 ·t_н)d. (14.13)

Дата добавления: 2015-05-09