Основы термодинамического расчета нагнетателей (компрессоров)

Основные расчетные соотношения, описывающие рабочие процессы в нагнетателях, базируются на первом начале термодинамике для потока рабочего тела и уравнении распределения потенциальной работы (работы по перемещению сплошных масс, паров, жидкостей, газов) из области одного давления в область другого давления. Все уравнения приводятся для 1 кг рабочего тела. Подробно эти положения были изучены в разделе «Термодинамические процессы» (часть 1 Термодинамики) дисциплины «Теоретические основы теплотехники».

Первое начало термодинамики.

(1)

Работа нагнетателя представляет собой потенциальную работу – работу по перемещению сплошных масс из области одного давления в область другого давления. Для адиабатного процесса ;

и (2)

разность энтальпий (2а)

Для компрессоров величина работы зависит от вида процесса и для наиболее общего случая политропного процесса имеет вид[1,2]:

(3)

Величина показателя политропы представляет собой соотношение работ

.

Для адиабатного процесса уравнение аналогично, только вместо показателя политропы в уравнение работ входит показатель адиабаты n=k.

Для изотермического процесса уравнение имеет вид:

(4)

Как правило, исследование работы компрессоров осуществляется графически в , h-S и T-S координатах. Соответственно, работа сжатия имеет вид:

h P₂=idem Т 2^/

2^/ 2

2 h^/ 3

P₁=idem

h

1

S 4 5 6

Рис. 1 Изображение процессов сжатия в компрессоре.

В h-S координатах величина h численно равна величине работы сжатия адиабатного процесса. Для реального процесса величина работы больше h ^/ (процесс отклоняется вправо).

В T-S координатах величина работы идеального процесса численно равна площади , а реального . Дополнительно при решении задачи 1 используется уравнение состояния идеального газа (5)

и уравнение процесса (6)