4.1 Построение процесса политропного сжатия осуществляется следующим образом. Определяются удельные объемы в начальном (при р1, Т1) и конечном (при р2, Т2) состояниях по выражениям
По параметрам p1 и v1 в выбранных масштабах наносится на график точка 1, no р2, v2 - точка 2. Для построения промежуточных точек а, b и с находим параметры воздуха по соотношениям
Имея семь точек, (две заданные и пять найденные), можно провести искомую политропу.
Построение кривой сжатия в изотермическом процессе 1-2 производится из той же начальной точки 1. Удельные объемы для конечного состояния (точка 2) и промежуточных точек а', b' и с изотермы можно рассчитать исходя из уравнения соотношения параметров в изотермическом процессе
Общий вид процесса сжатия в первой ступени компрессора в р,v- диаграмме (рисунок 2).
Рисунок 2 – Изображение процесса в первой ступени компрессора
в - диаграмме
Расчет мощности компрессора
5.1 Удельная работа политропного сжатия l1-2, кДж/кг, в первой ступени компрессора рассчитывается по формуле
ι
ι
В соответствии с первым законом термодинамики
из полученного количества затрачиваемой работы из цилиндра с охлаждающей водой отводится удельная теплота , кДж/кг, и с воздухом после первой ступени энтальпия , кДж/кг.
Баланс энергии процесса сжатия во второй ступени аналогичен.
5.2 Удельная работа изотермического сжатия 1из, кДж/кг, для всего компрессора, т.е. от давления р1 до конечного давления р3 равна
lиз
lиз
Работа lиз принята в качестве теоретической для охлаждаемого компрессора, поэтому теоретическая мощность Nиз, кВт, равна
|
Эффективная мощность компрессора Ne, кВт определяется по формуле
Ne
где ηиз- изотермический КПД, который колеблется в пределах ηиз - 0,6...0,8 [2];
η м = 0,9...0,95 - механический КПД компрессора [2].
Ne
Мощность приводного электродвигателя N3, кВт, принимается с учётом коэффициента запаса
,
где К3= 1,1...1,3 - коэффициент запаса мощности [2].
Определение поверхности охлаждения промежуточного охладителя воздуха
Поверхность охлаждения F, м2, определяется из уравнения теплопередачи
где Q - тепловой поток, передаваемый в охладителе от воздуха к охлаждающей воде, Вт;
К - коэффициент теплопередачи, принимаемый в данном случае равным 20 Вт/(м2∙К);
Δtcp - средний температурный напор между теплоносителями в охладителе воздуха, °С.
Величина Δt, °С, подсчитывается по формуле
где и - соответственно большая и меньшая разность температур между воздухом и водой на входе и на выходе из охладителя при противотоке теплоносителей (рисунок 3).
Рисунок 3 – Большая и меньшая разность температур между воздухом и водой на входе и на выходе из охладителя
В свою очередь, тепловой поток Q, Вт, вычисляется по формуле
где G1 – массовая производительность компрессора, кг/с;
q` - удельная теплота, отводимая от воздуха в промежуточном охладителе, кДж/кг.
Тогда
Заключение
В данной расчетно-графической работе расчеты показывают, что наименьшей является работа при изотермическом сжатии, так как в изотермическом процессе показатель политропы равняется единице, которое является наименьшим значением и температура является постоянной. А наибольшей является работа при политропном сжатии, потому что показатель политропы равняется 1,30 и имеет наибольшее значение (рисунок 2).
|
Выгодность многоступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением газа между ступенями состоит в получении больших давлений.