Расчет процессов сжатия в компрессорах
Вычисляем газовую постоянную:
R = 8314,4/µN2 = 8314,4/28 = 297 Дж/(кг*К).
Массовая изобарная теплоёмкость азота [1,прил.2]:
Cp = 29,1/ µN2 = 29,1/28 = 1,04 кДж/(кг*К).
Показатель адиабаты[1,прил.2]:
k = 1,4.
Массовый расход газа:
,
где p0 = 760 мм рт.ст. = 1,013*105 Па, T0 = 273 К.
кг/ч = 1,35 кг/с.
Теплоемкость охлаждающей воды равна cpв = 4,19 кДж/(кг K).
Расчет одноступенчатых компрессоров
Охлаждаемый компрессор, изотермическое сжатие
Удельное количество работы:
l’ = R*T1*ln(P1/P2) = 297*273*ln(0,1/8,1) = -356306 Дж/кг.
Мощность, затрачиваемая на привод компрессора:
N = G*R*T1*ln(P2/P1) =1,35*297*273*ln(8,1/0,1) = 481014 Вт.
Количество теплоты, отводимой в единицу времени охлаждающей водой:
Q = G*R*T1*ln(P1/P2) = 1,35*297*273*ln(0,1/8,1) = - 481014 Вт.
Расход охлаждающей воды равен
Неохлаждаемый компрессор, адиабатное сжатие
Удельный объём газа в начале процесса:
v1 = R*T1/P1 = 297*273/(0,1*106) = 0,81 м3/кг.
Температура газа в конце сжатия:
→ Т2 = T1* 
= 273* 
958K.
Удельное количество работы:
l’ = [1,4/(1,4 - 1)]*0,1*106*0,81*[1 - (8,1/0,1)(1,4-1)/1,4] = -711526 Дж/кг.
Мощность, затрачиваемая на привод компрессора:
N = G*|l’| = 1,35*711526 = 960560 Вт.
Расчет многоступенчатого компрессора
Процессы сжатия в ступенях считаем адиабатными.
).Степень повышения давления в каждой ступени предварительного определяем по уравнению (10) с учетом того, что температура в конце сжатия не должна превышать предельного значения:
|
|
|
.
) Количество ступеней:
) Уточняем степень повышения давления x в ступени компрессора:
) Определяем температура T2 в конце сжатия:
→Т2 = Т1* 
= 273* 
426К.
) Удельное количество работы, совершённой в одной ступени:
Дж/кг.
) Мощность, затрачиваемая на привод компрессора в одной ступени:
N1 = G*|l’| = 1,35*159139 = 214838 Вт.
) Полная мощность 3-х ступенчатого компрессора:
N = m*N1 = 3*214838 = 644514 Вт.
)Количество отведенной теплоты в единицу времени:
= 1,35*4190*(426 - 273)*(3 - 1) = 1730889 Вт.
) Расход охлаждающей воды:
Схема трёхступенчатого компрессора
Изображение процессов сжатия трёхступенчатого компрессора на диаграммах p - v и T - s
Рис.
Выводы
Таблица 2. Результаты расчета представляем в таблице 2
| Охлаждаемый компрессор (изотермическое сжатие газа) | Неохлаждаемый компрессор (адиабатное сжатие газа) | Многоступенчатый компрессор | |
| Температура в конце сжатия, °С | 273 | 958 | 426 |
| Мощность на привод компрессора, кВт | 481,014 | 960,560 | 644,514 |
| Количество отвед. теплоты в единицу времени, кВТ | 481,014 | - | 1730,889 |
| Расход охлаждающей воды, кг/с | 7,67 | - | 55,1 |
|
|
|
Как показали расчёты, работа изотермического сжатия минимальна, адиабатного сжатия - максимальна. В реальном компрессоре сложно осуществлять изотермическое сжатие, поэтому осуществляется процесс с политропным сжатием в многоступенчатом компрессоре, позволяющий приблизить реальные процессы сжатия к изотермическим.
Сжатие в многоступенчатом компрессоре наряду с достоинствами имеет недостатки: аэродинамическое сопротивление трубопроводов, теплообменных аппаратов приводит к потерям давления, которые могут составлять 5…15% от давления нагнетания предыдущей ступени; для нормальной работы компрессора необходимо охлаждение, в связи с этим возрастает расход охлаждаемой воды и связанные с этим затраты.
Библиографический список
1. В.Н.Королёв, Е.М.Толмачёв. Техническая термодинамика / Учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. - 180 с.
. В.А.Кириллин, В.В.Сычёв, А.Е.Шейндлин. Техническая термодинамика. - М.: Энергия, 1994. - 448с.
. Теплотехника. Учебник для втузов/ Под общей редакцией А.М.Архарова и В.Н.Афанасьева. М.:Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. - 712 с.
|
|
|
1.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 76; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!