Задачник по термодинамике (555278), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Какой получилась суточная экономия электроэнергии, если затраты на охлаждающую воду составляют 2,4 Вт ч/кг? Р е ш е н и е. Массовая подача компрессора М рн)/и/г)?Тн),!01 33,800/(О 287.273) 1034 7кг/ч Работа компрессора до замены электродвигателя /я ==.!и' РТ~/(а'- — !)11(Рз/Рдм' "'" — 1! = 11 35.0 287.293/(1 35 1)1!(О 6/О 1)н,зз — и/цзз 11 — -- 192 кДж/кг. Работа компрессора, работающего с новым электродвигателем, 1„" =- 192 — 192 12ЛОО == 169 кДж/кг.
Показатель политропы сжатия после замены электродвигателя 169 = [и"/(и" 1)! О 287.293 [(О 6/О 1)(л" -ппп 1! откуда л" ы 1„15. Температура воздуха в конце сжатия после заменгя электродвигателя Т[=Т,(р,/рОо'"-и"" — 293 6"" '01' га =370 К; 97' С. Количество теплоты, которое необходимо отвести в рубашку цилиндра, !7" = Мс„(п" — А) (/2 — /,)/(п," — 1) = 1034,7.0,71 (1,15— — 1,4!) (97 — 20)/(1,15 — 1) =98 050 кДж/ч.
Расход охлаждающей воды после замены электродвигателя т" = !~"/(4,187 10) = 98 050/(4,!87 10) = 2342 кг/ч, Расход охлаждающей воды до замены электродвигателя т' =Мс,(п' — А) Т, [(р,/р,)пн Омц — ! [/[(а' — 1) х х 4,187 б!! =1034,7 0,71 (1,35 — 1,41) х Х293(6" " п1' ""' — 1)/[(1,35 — 1)4,187 10)= 521 кг/ч. Суточная экономия электроэнергии З = [0,12/„М/ /3600 — (т" — т') 0,0024! 24 10,12 192.! 034,7/3600— — (2342 — 521) 0,0024! 24 = 54,! кВт ч. 10.14. Одноступенчатый поршневой компрессор имеет диаметр цилиндра 0- 300 мм, ход поршня И =- 450 мм, относительный объем вредного пространства а, = — 3 % и частоту вращения вала а = 980 об/мин.
Давление воздуха в конце сжатии в 3,2 раза превышает начальное. Определить объемную подачу компрессора для случаев: а) аднабатного; б) политропного (гп = 1,!8); в) изотермического расширения остающегося во вредном пространстве возду. ха. Р е ш е н и е. С учетом влияния объема вредного пространства Р, (рис. 10.4) на объемную подачу компрессора последняя подсчитывается по формуле Р =) „[/.л, (10.1) !17 Рис.
!Ол где Л, = (У, — У4)/Ул — ббъемный к. п. д. компрессора; Ул— рабочий объем компрессора, мл; и — частота вращения вала компрессора, об/мин. Обозначив относительную величину вредного пространства ес = Ус/Ул и показатель поли- тропы расширения газа из вредного пространства т, получим Л. =(У, У,)/У„=(У„+У, — У41/Ул= 1+ ес — (Ул/Ул)(Уа/ Уа) ° Так как по уравнению полнтропы расширения нз вредного пространства Ул/У, = (р,/р,)'/'", то Л„= 1+ел[1 — (р,/р,)'/ ). (10.2) Рабочий объем компрессора Ул —— л0сН/4 = и 0,34.0,45/4 = 0,0318 мл Подсчет объемного к. п. д. по формуле (!0.2): а) Л, = 1 + 0,03 (1 — 3,20'ы) = 0,9б; б) Л„= 1 + 0,03 (1 — 3,20" л) = 0,95; в) Л. = 1 + 0,03 (1 — 3,2) = 0,934. Подсчет объемной подачи компрессора по формуле (10.1): а) 1/ 0,9б 0,0318 980 = 29,94 м'/мин; б) У = 0,95 0,0318 980 =- 29,58 м'/мни; в) У = 0,934 0,0318 980 =- 29,10 мл/мнн.
!0.15. Показать, что объемный к. и. д. компрессора уменьшается при увеличении степени повышения давления. Определить предельную степень повышения давлении, при которой подача иеохлаждаемого компрессора станет равной нулю, если относительный объем вредного пространства а 0,!. Р е ш е н и е. По определению, объемный к, п. д. компрессора, характеризующий влияние объема вредного про. странства Ул (рис.
10.4) на подачу, Л„= (о, — ол)/ол. Так как при повышении давления в монце сжатия объем о4 увеличивается, то объемный к. п. д. Л, уменьшается. Подача компрессора станет равной нулю при 1., =- О,;< так как )„= 1 — е,!(Р./р,)'/" — 1[, то Рз/р< = [(!/зо) + 1[г = [(1/0,1) + 1[ем == 29,4. 10.16. Показать, что при одинаковых значениях показа телей политропы сжатия и политропы расширения из вред ного пространства удельная работа компрессора не завнсиг от объема вредного пространства. Р е ш е н и е. Удельная ргбота на один оборот вала ком. прессора без учета вредного объема /„=[пр, о,/(п — 1)[[1 — (Ра/Р,)м — и<"!.
Здесь о, — удельный объем газа. Полная работа цикла компрессора, имеющего вредный объем, !. =[пд о</(и — [И [1 — (Рг/Р<)<"-«/"[ — [пР, о,/(и — 1)[Х Х [1 — (Рг/Р<)<" и<"[ =[яр< (о< — о<)/(и — 1)[ Х х [1 — (Рг/Р<)«" ны!. Так как (см. задачу 10.15) и, — о4 — — )„[<ь = У, где [/— объемная подача компрессора за одни оборот вала, отнесен. ная к условиям на входе (Р,, Т,) н )< = М/4Т,/р„где М-- массовая подача за один оборот вала, то /-! =(пР МРТ Л(п — !) Р [) [1 — (Р /Р )'" "'"[, или !„= [и<с Т< Цп — 1)[ [! — [/ь,'р<)<" — и <"! =/„.
10.17. Воздух сжимается в одностуненчатом поршневоь неохлаждаемом компрессоре от у, = 0,1 МПа, /< =- 0'С до Р., = 0,45 МПа. Диаметр цилиндра О = 0,18 м, хол поршня Н вЂ” - 0,25 м, частота вращения коленчатого валс и = 720 об/мин, относительный объем вредного простран. ства а, =- 0,08. Определить объемную подачу компрессорг при условиях всасывания и теоретическую мощность при.
вода. 10.18. Одноступенчатый компрессор сжимает газ от со. стояния р, = 0,1 МПа, 1, =- 20 *С до Р, == 0,6 МПа по по литропе и = 1,15. Относительный объем вредного простран ства составляет г, =- 5 <Уг, показатель политропы расшире. ния газа из вредного пространства и< = и = 1,15. Опреде лить теоретическую мощность двигатели для привода ком прессора н рабочий объем цилиндра, если подача компрео сора равна 180 мз/ч, а частота вращения вала п = 450 об/мин 1Ш 10.19. Одноступенчатый поршневой компрессор сжимает кислород, начальные параметры которого р,= 0,16 МПа, ' /т 15'С, до давления и, = 0,65 МПа по политропе и = 1, 2. Диаметр цилиндра В = 100 мм, ход поршня 3 = = 220 мм, относительный объем вредного пространства е,= 5 %; частота вращения вала компрессора и = 270 об/ /мнн. Показатель политропы расширения из вредного пространства т = п = 1,2.
Определить мощность, необходимую для привода компрессора, и расход охлаждающей воды, которая нагревается на 20 К. 10.20. Одноступенчатый неохлаждаемый поршневой компрессор сжимает воздух от давления р, = 988 гПа н температуры /, = 1О С до давления р, =- 0,8 МПа. Эффективная мощность, необходимая для привода компрессора, Ф,„50 кВт, частота вращения вала компрессора а = = 350 об/мин, Определить объемную подачу компрессора, отнесенную к н. у., н полный объем цилиндра, если объемный к.
п. д. Х, = 0,88. Эффективный к. п. д. компрессора Ч =07. 10.21. Определить теоретическую работу, затрачиваемую на идеальный компрессор в случаях: а) одноступенчатого; б) двухступенчатого", в) трехступенчатого сжатия воздуха от начального состояния р, = О,1 МПа, /, = 20 'С до давления р„2,5 МПа, если сжатие во всех ступенях компрессора происходит по политропе а = 1,25. В случаях (б) и (в) подразумевается, что происходит промежуточное охлаждение воздуха до первоначальной температуры, при этом степень повышения давления в различных ступенях компрессора одна н та же. Определить также предельно допустимое давление в конце сжатия воздуха в трехступенчатом компрессоре, если предельно допустимое значение температуры в конце сжатия равно 120 'С.
10.22. Определить экономию (%), получаемую от введения в двухступенчатом компрессоре промежуточного охлаждения воздуха до первоначальной температуры. Начальные давление и температура воздуха р, = 0,1 МПа; /, = 0'С, степени повышения давления в ступенях: в первой Х~ = 4, во второй Хп —— 3, показатель политропы сжатдя и = 1,18 в обеих ступенях. Решить задачу аналитически н графически по зТ-диаграмме. 10.23.
Определить суммарное количество теплоты, отводимое в рубашку и холодильники двухступенчатого идеального компрессора, если после каждой ступени воздух охлаждается в холодильниках до начальной температуры. Воздух перед компрессором имеет давление р„ = 0,1 МПа и температуру 1, = 1О С, давление после второй ступени р~ = 0,9 МПа. Сжатие воздуха в обеих ступенях компрессора происходит политропно при а = 1,3 и 1, = 1м Подача компрессора 12 кгlмин. Решить задачу аналитически н графически по аТ-диаграмме.
10.24. Определить мощность, затрачиваемую на двухступенчатый идеальный компрессор, сжимающий воздух от начальных параметров 0,1 МПа, 20 'С до конечного давления 2,5 МПа. Подача компрессора 5000 мч7ч (при параметрах всасывания в 1 ступень). Сжатие в обеих ступенях адиабатное, воздух охлаждается в промежуточном холодильнике до начальной температуры. 10.25. В двухступенчатом компрессоре воздух сжимается от 0,1 до 3,6 МПа. Определить плотность и давление в конце сжатия в первой ступени; температуру конца сжатия, одинаковую в обеих ступенях; количество теплоты, отведенное в промежуточном холодильнике, и работу. затрачиваемую компрессором. Сжатие воздуха в компрессоре происходит по адиабате, начальная температура воздуха 17'С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
