Крутов В.И. - Техническая термодинамика (1062533), страница 57
Текст из файла (страница 57)
По точке 2 (состояние газа после дросселяровання) находят Т, и бТ„как это показано на рно. В5. а) Рне. 88, аг-диаграмма дли расчета ннтегральнога дроссель-аф- фекта $110. Расчет процесса.дроссвлмрованмя водяного пара по л1-диаграмме Рнс. 86, Расчет параметрае дроеселироаан- наго нара ие М-диаграмме 270 На пути движения водяного пара в паропроводах встречаются местные препятствия, например в виде открытого и в особенности полуоткрытого вентиля, в результате чего пронсходнт дросселнрованяе пара. Этот процесс можно исследовать на и(-диаграмме для водяного пара (ряс.
В6). Как уже отмечалось, процессы дросселнравання пара и реального газа прннципнально не различаются между собой и происходят прн сопи(. На ряс. 66 нзображен процесс 1-2 дросселнровання яа и(-днаграмме. В результате дросселнраваняя его температура падает, так же кзк и у любого другого реального газа, при положительном дроссель-эффекте. Для пара, используемого в современной паротехнике, практически возможен только положительный дроссель-эффект, так как температура инверсии для пара равна Т, = 4370 К.
Существенное значение для работы паросиловых установок имеет тот факт, что в результате дросселирования работоспособность пара уменьшается. Если пар подходит ктурбине с параметрами точки 1, то при расширении по адиабате 1-3 до протнводавления р» совершается работа 1, = ~, — ~э Если же при подходе к турбине на пути пара встретится полуоткрытый вентиль, то произойдет дросселирование 1-3 и в турбину пар поступит уже а параметрами точки 2. В этом случае при расширении пара по адиабате 2-4 до того же противодавления совершится удельная работа 1, = ~, — 14 меньшая, чем в первом случае, Потеря в этом случае составит И = ~, — ~э При дросселировании перегретый пар (А, на рис.
86) сначала может превратиться в сухой насыщенный пар А„потом во влажный, далее в сухой насыщенный Аз и снова в перегретый пар А,. Раздел шаатай циклы тепловых мАшин и устдновок Глава Х!Х СЖАТИЕ ГАЗОВ В КОМПРЕССОРЕ . Е 111. Одиоступеичатый компрессор Одяоступенчатый компрессор (рис.
87) представляет собой цилиндр 1 с охлаждающей рубашкой 3, внутри которого движется поршень 2.' В крышке цилиндра имеются клапаны: впускной б и нагнетательный 4. Поршень 2 имеет два крайних положения, называемых верхней и нижней мертвыми точками. (ВМТ и НМТ). Расстояние между этими положениями, умноженное на площадь поршня, называется р а бо- чим объемом )гд цилинд- 'Р'.з.. ра компрессора. Объем между тг поршнем и крышкой цилиндра прн крайнем внутреннем положении поршня называется вредным пространс т в о и 1'е. Обычно = (0,04+0,10) Ра,,г(ействительг Р' ная индикаторная диаграмма 1) компрессора показана'на рис.
87. аа оа При движении поршня 2 от НМТ влево впускной клапан 5 закрывается и воздух, имеющийся в цилиндре, сжимается. В точке 2 давление в цилиндре 1вчг 7 1аеп """и" и' '"'~" " и" 43, 2~ '1) ным давлению воздуха в нагнеРис. 8?. Иидикаторнаи диаграмма и схе- тательном патрубке. Однако ма одиоступеичатого иомпрессора давление в цилиндре повышает- ся дополнительно, что обеспечивает открытие клапана 4 н выталкивание воздуха в нагнетач льный патрубок (в воздушный ресивер с давлением р,).
По мере приближения поршня к крайнему внутреннему положению скорость его движения уменьшается, перепад давлений между цилиндром и ресивером также уменьшается и при достижении поршнем ВМТ (точка 3) давления в цилиндре и в ресивере сравниваются. При движении поршня в обратном направлении давление в цилиндре 'падает, клапан 4 закрывается и воздух, сжатый в объеме агв вредного пространства, расширяется (процесс 8-4).
В точке 4 давление в цилиндре оказывается равным давлению р! окружающей среды, после чего н цилиндре образуется некоторое разрежение, обеспечивающее откры",тие впускного клапана б и всасывание воздуха в цилиндр 1 из окружающей среды. В точке 1 впускной клапан закрывается, и при обратном движении поршня сжимается новая порция воздуха. Кроме приведенного рабочего процесса и действительной индикаторной диаграммы компрессора в теории компрессоров рассматривается идеальный рабочий процесс. При этом пренебрегают влиянием клапанов и принимают, что процесс нагнетания 2-3 осуществляется ')7 Рис.
88. Изменение теоретического цикла одноступенчатого компрессора при повмшении давления нагнетания Рис. 89 С!катке гвва в одноступсччатом компрессоре на ор-диаграм- ме при давлении р,„равном давлению в ресивере, а всасывание — при давлении дм равном давлению окружа!ощей среды. Таким образом, идеальной индикаторной диаграммой компрессора является диаграмма 1-2-3-4 (рис. 87), учитывающая наличие в компрессоре вредного пространства )гв.
При ходе всасывания часть рабочего объема заполняется расширяющимся воздухом вредного пространства, в связи с чем' вводится понятие объем и ого КПЛ компрессора ЕК ((' ! ) 4) (~! ~ О)' (649) По мере увеличения 1!в (рис. 88) объемный КПЛ уменьшается. Лей.стаительно; при давлениях нагнетания р,, и р„ ек, =($ 1 )' 4,)1()~! — ) О) и ак, = (('1 )'4,)1()'! (' О) поэтому еи, ( еи,. Кроме того, при высоких давлениях нагнетания сильно увеличивается температура сжатого воздуха, понизить которую не удается даже при интенсивном охлаждении. Это может вызвать вспышку масла и привести к аварии установки.
В связи с вышесказанным в одноступеичать!х компрессорах давление нагнетания обычно не превышает 8 — 10 МПа. Формула (649) показывает, что на объемный КПЛ существенно влияет объем вредного пространства УО. Чем меньше в!в, тем выше е„. Именно поэтому при конструировании компрессора стремятся уменьшить )гв. В идеальном ькомпрессоре этот объем принимается равным нулю (ГО = 0). Идеаль- 878 ная индикаторная ор-диаграмма показана на рис. 89. На этой диаграмме процессы 1-2, 1-2, и 1-2, являются различными термодинамическими процессами сжатия, процесс 2-3 является процессолг нагнетания и процесс 4-1 — процессом всасывания свежего заряда.
Если !7 = О, то при завершении процесса нагнетания 2-3 давление р, падает до р, окружающей среды, так как ВМТ поршня в этом случае совпадает с осью ординат. Удельная работа, расходуемая на сжатие воздуха в компрессоре (рис. 89ц (650) 12 !22 + !12 !412 где (652) !н = 12 (655) На рис, 89 совмещены для сравнения три термодинамических процесса сжатия воздуха в одноступенчатам компрессоре: адиабатный 1 — 2„политропный 1-2, когда воздух в процессе сжатия охлаждается, но так, что температура его все-таки увеличивается; н изотермный 1-2„ когда в процессе сжатии температура воздуха сохраняется неизменной вв счет интенсивного охлаждения стенок цилиндра компрессора охлаждающей жидкостью (см.
рис. 87). Сравнение процессов сжатия показывает, что за счет повышения интенсивности охлаждения можно уменьшить работу, расходуемую на сжатие газа в компрессоре. Однако 274 1„= р,о, и 1„= р о . Сжатие в компрессоре осуществляется обычно по политропнаму процессу. В этом случае 1„определяется выражением (321); при аднабатнам сжатии — выражением (306) и при изотермном сжатии — вы. ражением (291). Подстановка (321), (306) или (291) в (650) дает формулы для подсчета абсолютного значения удельной работы одноступенчатога компрессора: при политрапном сжатии р, о, ~~ — "' ) — 1~; (65 1) при адиабатном сжатии р, о,~( — ') при изотермном сжатии 1„= р1о1 !п (р,1р,). (653) Удельная работа компрессора при адиабатном сжатии может быть подсчитана и иным путем.
Действительно, подстановка формулы (306) в выражение (650) приводит последнее к виду 1„(И(й —. 1)! (р,о, — р о ) (654) или 1„= (й221(й — 1)) ("1' — тД. Так как А = ссср и 11 = ср — стч то 1„= ср (Т2 — Т1) и, следовательно, иа практике ие удается обеспечить охлаждение настолько интенсивное, чтобы'температура сжимаемого воздуха не повышалась, поэтому ажатие, как правило, является политропным о показателем полнтропы й >л >1. Для определения удельной теплоты, отводимой от вжимаемого газа к охлаждающей воде, можно воспользоваться при иолитропиом процессе формулой (325) и при изотермном процессе — формулой (291). Пря адиабатном процессе сжатия теплообмен с внешней средой отсутствует (д = 0).
Сопоставление рис. 9 и 89 показывает, что удельная работа одиоатупенчатого компрессора чиеленно равна располагаемой: т~ 1н = 1зг (656) зрз з,ррлзй /', з удельной ! ) х '.,гф работы, затрачиваемой на сжатие газа ~, ' ~" Ф в одноступенчатом компрессоре, мож- ~ ' г ф ' но воспользоваться уравнением (49), хг ' но представить его в виде д = Ы+ 1„, (657) гг где Ы вЂ” изменение удельной энтальпии в процессе сжатия; д — удельная Рнс. 90.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
