Общие положения. Дано: поршневой двухступенчатый компрессор производительностью G, кг/ч (υ, нм3/ч) засасывает атмосферный воздух при t1

ВОДЯНОЙ ПАР

ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА

Условие задания

Дано: поршневой двухступенчатый компрессор производительностью G, кг/ч (υ, нм³/ч) засасывает атмосферный воздух при t₁, °C и давлении Р_І и сжимает его до давления Р₃.

Определить:

І. Теоретическую (без учета потерь и влияния вредного пространства цилиндра) мощность, потребляемую компрессором, если сжатие воздуха происходит:

а) изотермически;

б) адиабатически;

в) по политропе с показателем политропы n.

Провести сравнение результатов расчета при различных процессах сжатия.

2 Количество тепла, отведенное от цилиндров и холодильника компрессора охлаждающей водой, и расход воды, если при охлаждении компрессора вода нагревается до 15 °С.

При расчете принять для воздуха:

R = 0,287 кДж/кг·К; С_р = І,006 кДж/кг·К.

Построить диаграмму работы компрессора в Р,υ - и Т,s - координатах.

Производительность компрессора и начальные параметры воздуха принять по первой цифре номера задания из таблицы 8.1.

Таблица 8.1 – Производительность компрессора и начальные параметры

воздуха

Первая цифра номера задания
G, кг/ч					-	-	-	-	-	-
РІ, МПа	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
Υ, нм^3/ч	-	-	-	-
t1,°С

Конечное давление и показатель политропы принять согласно последней цифре номера задания из таблицы 8.2.

Таблица 8.2 – Конечное давление и показатель политропы

Последняя цифра номера задания
Р3, МПа	2,0	1,5	2,5	4,0	2,0	3,5	1,8	4,4	5,0	5,0
n	1,3	1,3	1,2	1,25	1,2	1,15	1,3	1,3	1,3	1,26

Примечание. Построение диаграммы в Р,υ - и Т,s - координатах выполнить в масштабе на миллиметровой бумаге форматом 203×288 мм. Кривые строить по промежуточным точкам. Энтропию определить относительно состояния при нормальных условиях (Т_о = 273 К, Р_о = 0,101 ГПа).

Результаты расчета свести в таблицу 8.3.

Таблица 8.3 – Результаты расчета

Процессы сжатия	Затрачиваемая работа и теорети-ческая мощность	Отводимое тепло при охлаждении газа	Общий расход ох- лаждающей воды Gб, кг/с
αо, кДж	Νо, кВт	от цилин- дров, кДж/с	в холо – дильнике, кДж/с	всего, кДж/с
Изотерми-ческий
Адиабати-ческий
Политропный

При выполнении задания и подготовке его к защите необходимо обратить внимание на следующие вопросы:

1. Виды компрессоров.

2. Одноступенчатый поршневой компрессор.

3. Работа, затрачиваемая компрессором. Зависимость работы от процесса сжатия.

4. Влияние на работу компрессора вредного пространства цилиндра.

5. Необходимость охлаждения компрессора.

На рисунке 9.1 дана диаграмма Р,υ для водяного пара. Линии І соответствует вода при 0 °С, кривой – вода при температуре кипения и кривой ІІІ – сухой насыщенный пар.

Кривая называется нижней пограничной или нижней предельной кривой, кривая ІІІ – верхней пограничной или верхней предельной кривой.

Точку пересечения пограничных кривых называют критической.

Рисунок 9.1 – Р,v - диаграмма водяного пара

Она характеризует критическое состояние, при котором исчезает различие в свойствах пара и жидкости. Критическая температура является наивысшей температурой жидкости и ее насыщенного пара. При температурах выше критической возможно существование только перегретого пара. Впервые мысль о критической температуре была высказана знаменитым русским ученым Д.И.Менделеевым, назвавшим ее «абсолютной температурой кипения».

Критические параметры для водяного пара следующие:

t_к = 374,15 °C;

Р_к = 225,65 кг/см² =22,2 МПа;

υ_к = 0,0034 м³/кг.

Температура кипения жидкости одновременно является температурой ее насыщенного пара при данном давлении. Каждому давлению соответствует вполне определенная температура кипения жидкости, а следовательно, и ее насыщенного пара. Если давление пара обозначить через Р, МПа, а температуру насыщенного пара через t_н, то

Р = f (t_н ).

Значения Р и t_н даны в таблицах насыщенного пара (приложение Б). В этих же таблицах даны значения других важнейших параметров: удельного объема кипящей жидкости υ', удельного объема сухого насыщенного пара υ", удельного веса сухого насыщенного пара ρ", энтальпия кипящей жидкости h', энтальпия сухого насыщенного пара h", энтропия жидкости S' и сухого насыщенного пара S".

Таблицы водяного пара составлялись различными исследователями. Первые отечественные таблицы водяного пара были составлены на основе теоретических исследований советским ученым М.П.Вукаловичем.

В 1952 г. Всесоюзным теплотехническим институтом (ВТИ) были опубликованы новые таблицы водяного пара, основанные на экспериментальных данных.

Таблицы водяного пара Вукаловича и ВТИ не имеют существенных различий, являются наиболее точными по сравнению со всеми вышедшими ранее, и ими следует пользоваться для практических расчетов.

Дата добавления: 2015-05-09