ОГЛАВЛЕНИЕ
| Введение | ||
| Задание на РГР «Расчёт поршневого компрессора» | ||
| Определение параметров воздуха после первой и второй ступеней | ||
| компрессора. Массовая производительность компрессора | ||
| Построение процесса сжатия в первой ступени на pv – диаграмме | ||
| Техническая работа политропного и изотермического сжатия. Мощность | ||
| компрессора | ||
| Определение поверхности охлаждения промежуточного охладителя воздуха | ||
| Заключение | ||
| Библиографический список | ||
ВВЕДЕНИЕ
Учебным планом предусмотрено выполнение расчётно-графической работы (РГР)- «Расчёт поршневого компрессора». Выбор темы обусловлен тем обстоятельством, что потребители сжатоговоздуха имеются на любом предприятии АПК, что вызывает необходимостьустановки компрессорных агрегатов.
При выполнении расчётно-графической работы мы изучим принципы работы и расчёт поршневых компрессоров (ПК). При выполнении расчётно-графической работы мы обязательно изучим соответствующие разделы лекционного курса«Тепловые двигатели и нагнетатели», учебную литературу, а также повторим некоторых разделы технической термодинамики.
ЗАДАНИЕ НА РГР «РАСЧЕТ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА»
В двухступенчатом двухцилиндровом ПК простого действия (рисунок 1) воздух сжимается от давления р1 = 0,1 МПа, при t =27 °С до давления р3 = 2,9 МПа. Степень повышения давления в обеих ступенях является одинаковой
Стенки цилиндров первой ступени (ЦПС) и второй ступени (ЦВС) охлаждаются водой с одной интенсивностью, поэтому процессы сжатия в обеих ступенях происходят по политропе с одинаковым показателем n = 1,24. После первой ступени в промежуточном охладителе воздух охлаждается при постоянном давлении р 2до начальной температуры t 1. Производительность компрессора при параметрах на всасывании (p 1, t 1) равна V 1 = 600 м3/ ч. Для рабочего тела (воздуха) следует принять, что температура воздуха на выходе из обеих ступеней одинакова (T 2= T 3).
Рисунок 1 Схема двухступенчатого двухцилиндрового ПК простого действия: 1 - цилиндр первой ступени (низкого давления); 2 - промежуточный охладитель воздуха; 3 - цилиндр второй ступени (высокого давления); 4-коленчатый вал; 5 - маховик; 6 - штоки; 7 - шатуны; 8 – поршни.
Требуется определить:
1. Давление воздуха после первой ступени р 2.
2. Температуру в конце сжатия в каждой ступени T 2и T 3.
3. Объёмный расход сжатого воздуха после первой ступени V 2и после второй ступени V 3.
4. Производительность компрессора по массе сжатого воздуха G.
5. Изменение внутренней энергии ΔU и энтальпии Δh каждой ступени.
6. Количество теплоты, отводимое водой от воздуха при сжатии в каждой ступени q, а также в промежуточном охладителе qʹ и, соответственно, расход охлаждающей воды на цилиндры G w1и промежуточный охладительGw полагая, что вода в них нагревается от tʹw=10°С входе и до tʺw=20°С на выходе.
7. Построить в pv-координатах по точкам графики процесса сжатия по политропе и изотерме для первой ступени с графическим изображением затрачиваемой технической работы.
8. Затрачиваемую техническую работу политропного lп и изотермического lи сжатия.
9. Теоретическую (Nи) и действительную (Nе) мощность, потребляемуюкомпрессором, если его изотермический к.п.д. ηи =0,7.
10. Поверхность охлаждения промежуточного охладителя воздуха припротивотоке, принимая коэффициент теплопередачи от воздуха к воде К=20Вт/(м2·К).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА ПОСЛЕ ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ СТУПЕНЕЙ КОМПРЕССОРА. МАССОВАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОМПРЕССОРА
Давление воздуха после первой ступени компрессора p 2в МПаопределяется из соотношения (1)
, (1.1)
Температура в конце сжатия Т 2 в К подсчитывается исходя из закономерностейполитропного процесса
(1.2)
где Т 1= t 1+273 – температура воздуха, К;
n – показатель политропы.
Т 1=27 +273 = 300К,
Исходя из соотношения (1) и равенства показателя политропы п для процессов сжатия в обеих ступенях по заданию получаем, что температура воздуха на выходе из обеих ступеней одинакова, т.е. Т 2 =Т 3= 413,91 К.
Объёмный расход сжатого воздуха после первой ступени V 2 в м3/ч при давлении р2 и температуре Т2
после второй ступени при давлении р 3и температуре Т 3
Массовая производительность компрессора G в кг/ч подсчитывается с помощью уравнения состояния Клапейрона
где p 1– давление на входе, кПа;
V 1– производительность компрессора при параметрах на всасывание, м/ч;
R – газовая постоянная воздуха, Дж/(кг·К).
Изменение внутренней энергии в процессе сжатия в первой ступени Δ U в кДж/кг
где С v– изохорная теплоёмкость воздуха, кДж/(кг·К).
Изменение энтальпии в том же процессе
где Ср=1,004 кДж/(кг·К) – теплоёмкость политропного процесса.
Поскольку Т 2 - Т 1 =Т 3 - Т 1, то подсчитанные по формулам (6) и (7) величины ΔU и Δh одинаковы для обеих ступеней.
Теплота политропного процесса сжатия в ЦПС q в кДж/кг
По указанной выше (п. 2.5) причине теплота q одинакова как для первой, так и для второй ступеней.
Теплота q отводится из каналов охлаждения «рубашек» цилиндров с охлаждающей водой.
Расход охлаждающей воды G w1в м3/ч на ЦПС подсчитывается из уравнения теплового баланса
где (t2w-t1w) – разность температур охлаждающей воды на выходе и входе;
Сw =4,19 кДж/(кг·К) – массовая теплоёмкость воды.
Расход воды на ЦВС будет таким же, т.е. Gw2= Gw1= 0,64 м3/ч.
Отводимая от воздуха теплота в промежуточном охладителе q ' в кДж/кг при p 2 =const
