1. Подача воздушного поршневого компрессора, равная 240 м3/ч, определена при начальных параметрах воздуха = 100 кПа, = 30 0С. Конечное давление сжатого газа = 700 кПа. Показатель политропы процесса сжатия n = 1,1.
Определить:
– удельный объем и удельную энтропию перед сжатием;
– удельные объемы, температуры и удельные энтропии сжатого воздуха при изотермическом, политропном и адиабатном сжатии;
– теоретическую мощность привода компрессора при политропном сжатии, а также тепловой поток при охлаждении сжимаемого газа и расход охлаждающей воды.
Повышение температуры воды = 10 0С.
Изобразить процессы сжатия в диаграммах и .
Решение
Выписываем из приложений Б и В справочные данные для воздуха:
28,96; = 0,287 кДж/(кг.К); = 1,4; = 29,1 Дж/(моль.К).
Определяем для воздуха:
– молярную массу по формуле (1.4а) ,
кг/моль;
– удельную изобарную теплоемкость по уравнению (1.12) .
Дж/(кг.К)=1,005 кДж/(кг.К);
– удельную изохорную теплоемкость по зависимости (1.14) .
кДж/(кг.К).
|
|
Рассчитываем по формулам (1.1) и (4.5): , ,
– удельный объем перед сжатием:
м3/кг;
– удельную энтропию
кДж/(кг.К).
Вычисляем параметры сжатого воздуха по уравнениям (1.1), (3.4) и (4.5) ; ; . ,
– при изотермическом сжатии
К;
м3/кг;
кДж/(кг.К);
– при политропном сжатии
К;
м3/кг;
кДж/(кг.К);
– при адиабатном сжатии
К;
м3/кг;
кДж/(кг.К).
Удельная работа привода компрессора по уравнению (4.3а) .
кДж/кг.
Массовый расход газа
кг/с.
Теоретическая мощность привода по формуле (4.4) ,
кВт.
Удельная теплоемкость газа при политропном сжатии по зависимости (3.2) .
кДж/(кг.К).
Удельная теплота, отводимая от воздуха в процессе сжатия,
кДж/кг.
Тепловой поток
кВт.
Расход охлаждающей воды
кг/ч,
где = 4,2 кДж/(кг.К) – удельная теплоемкость воды.
Задания
Подача воздушного поршневого компрессора, равная , определена при начальных параметрах воздуха =100 кПа и . Конечное давление сжатого газа . Показатель политропы процесса сжатия n.
Определить:
– удельный объем и удельную энтропию перед сжатием;
– удельные объемы, температуры и удельные энтропии сжатого воздуха при изотермическом, политропном и адиабатном сжатии;
– теоретическую мощность привода компрессора при политропном сжатии, а также тепловой поток при охлаждении сжимаемого газа и расход охлаждающей воды.
Повышение температуры воды = 10 0С.
Изобразить процессы сжатия в диаграммах и .
Недостающие исходные данные взять из таблицы 1.
Таблица1. Исходные данные
Вариант | , кПа | n | , 0С | , м3/ч
| |||
1 | 500 | 1,1 | 5 | 30 | |||
2 | 550 | 1,12 | 10 | 50 | |||
3 | 600 | 1,14 | 15 | 80 | |||
4 | 650 | 1,16 | 20 | 100 | |||
5 | 700 | 1,18 | 30 | 120 | |||
6 | 750 | 1,2 | 5 | 150 | |||
7 | 800 | 1,23 | 10 | 200 | |||
8 | 850 | 1,26 | 20 | 250 | |||
9 | 900 | 1,29 | 25 | 300 | |||
10 | 1000 | 1,32 | 30 | 400 | |||
11 | 500 | 1,12 | 8 | 35 | |||
12 | 550 | 1,11 | 12 | 55 | |||
13 | 600 | 1,18 | 17 | 85 | |||
14 | 650 | 1,14 | 22 | 115 | |||
15 | 700 | 1,13 | 28 | 125 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Молекулярные массы и газовые постоянные , Дж/(кг.К),
некоторых газов
Газы | Химическая формула | Молекулярная масса | |
Азот | N2 | 28,01 | 296,8 |
Аммиак | NH3 | 17,03 | 488 |
Бутан | С4Н10 | 58,12 | 143 |
Водород | H2 | 2,02 | 4 124 |
Водяной пар | H2O | 18,02 | 461 |
Воздух | - | 28,96 | 287 |
Двуокись углерода | CО2 | 44 | 189 |
Кислород | О2 | 32 | 259,8 |
Метан | СН4 | 16,04 | 518,2 |
Окись углерода | СО | 28,01 | 296,8 |
Пропан | С3Н8 | 44,1 | 188,5 |
Этан | С2Н6 | 30,07 | 276,5 |
Этилен | С2Н4 | 28,05 | 296,4 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Приближенные значения молярных теплоемкостей, Дж/(моль.К), и показателей адиабаты
Газы | |||
Одноатомные | 12,5 | 20,8 | 1,67 |
Двухатомные | 20,8 | 29,1 | 1,4 |
Трех- и многоатомные | 29,1 | 37,4 | 1,29 |