2020-07-12
103
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 |
