Задачник по термодинамике (555278), страница 22
Текст из файла (страница 22)
10.26. Азот сжимается в двухступенчатом компрессоре без вредного объема от давления р, = 0,1 МПа до р, = 6,4 МПа. Начальная температура азота Г„= 35'С. Эффективная мощность, необходимая для привода компрессора, равна 75 кВт. Определить объемную подачу компрессора, отнесенную к н. у., если в обеих ступенях сжатие происходит по политропе с показателем п = 1,15, а степени повышения давления одинаковы. Эффективный к. п. д.
компрессора п„а = 0,7. 10.27. Воздух сжимается в двухступенчатом идеальном компрессоре с промежуточным охлаждением от 0,095 до 4,655 МПа по политропе п =: 1,2. Начальная температура воздуха в каждой ступени 20'С, степени повышения давления в первой и второй ступенях одинаковые.
Объемная подача компрессора прн условиях всасывания составляет 400 мз7ч. Определить мощность электродвигателя и расход воды на охлаждение цилиндров и холодильника, если температура воды возрастает на 25 К. 10.28. Воздух перед компрессором имеет температуру Г,= 10 С и давление р, = 0,1 МПа. Давление конца сжатия в трехступенчатом компрессоре равно 6,4 МПа. Сжатие воздуха во всех ступенях компрессора происходит политропно, и = 1,15. Для всех ступеней одинаковы температуры начала сжатия и одинаковы темпера'уры конца сжатия. Определить теоретическую работу трехступенчатого компрессора с промежуточным охлаждением ноздуха и выигрыш 121 в затрате работы по сравнению с двухступенчатым компрессором на то же конечное давление.
Начертить теоретическую диаграмму трехступенчатого сжатия в координатах и, риз, Т. 10.29. Воздух сжимается в пятиступенчатом компрессоРе от р, = 0,1003 МПа и 1, =- 0 'С до р„= 9,8 МПа. Сжатие воздуха во всех ступенях происходит по политропе и = 1,2, степень повышении давления во всех ступенях одна и та же. Воздух охлаждается в промежуточных холо- Рис !о а дильниках до его начальной температуры.
Построить процесс пятиступеичатого сжатия воздуха в зТ-диаграмме; пользуясь этой же диаграммой, определить теоретическую работу компрессора и суммарное количество теплоты, отведенное в рубашки цилиндров и промежуточные холодильники компрессора. Определить также показатель политропы сжатия л' для случая, если отводимое количество теплоты было бы на 5 '~о меньше при прочих равных условиях. Р с ш е н и е. Степень повышения давления в одной ступени компрессора й=~~ Р„~р, =~ 9,810,!003 .= 2,5.
Давление конца сжатия в первой ступени компрессора р, =- Хр, = 2,5 0,1003 — — 0,251 МПа. На зТ-диаграмме наносим точку 1 (рис. 10.5) и, используя значение показателя политропы, строим точку 2, как показано в задаче 10.3. Затем, проведя изобары: р, =* =- 0,25! МПа; р, = сэр, = 2,5'.О,!003 = 0,627 МПа; р, = Хзр 25з.О'1003 = 1,57 МПа' ра = Х4р, 254 Х ~с 0,1003 =- 3,92 МПа, р„= Уар, = 2,5а 0,1003 = 9,8 МПа, и изотермы Т, = сопз1 и Т, =- сонэ!, получаем точки 3, 122 4, Б, б, 7, 8, 9, 10 и строим процесс пятиступенчатого сжатия воздуха с промежуточным охлаждением.
Из рис, 10.5 видно, что суммарное количество теплоты, отведенное в рубашки цилиндров и промежуточные холодильники, может быть подсчитано па формуле ) дх ) = (Т + ТД ) Лах 1/2 =(273+ 325) 1,04/2 = = 311 кДж/кг. Теоретическая работа пятиступенчатого компрессора, согласно первому закону термодинамики, 1к= — 5 () дг.х ) + й/) = — 5 (Тз + Тз) (Ьзье +/хзр)/2— = — 5(273+ 325) (0,08+.0,16)/2 = — 358,8 кДж/кг. При уменьшенном на 5 % суммарном количестве отведенной теплоты Т, + Т, = 2дз/Лзх= 2 295,25/1,04 = 568 К, откуда Т, = 568 — 273 =- 295 К.
При этом показатель политропы сжатия и' = (1-3)/(1-2") = 60/54 == 1,11. 1О.ЗО. Воздух подается потребителю компрессором, имеющим подачу 150 м'/мин при н. у. Параметры всасываемого воздуха 1000 гПа и 17 'С. Мощность, затрачиваемая на компрессор, не более 1,6 МВт.' Подобрать максимально возможное число ступеней компрессора и определить давление воздуха на выходе из последней ступени, если количество теплоты, отводимое при сжатии и охлаждении воздуха в одной ступени, составляет 15 кДж/кг; сжатие в каждой ступени происходит по политропе п = 1,15; степень повышения давления во всех ступенях одна и та же.
10.31. Необходимо сжимать 480 кг/ч атмосферного воздуха (0,102 МПа, 10 'С) до давления 3,2 МПа. В распоряжении имеется три электродвигателя мощностью 10, 20 и 30 кВт. Подобрать число ступеней компрессора, если температура воздуха не должна превышать 120'С и для всех ступеней компрессора одинаковы показатели политропы сжатия (и = 1,3), а также температуры в начале сжатия и температуры и конце сжатия. Какими из указанных электродвигателей можно обеспечить необходимую мощность привода компрессора и опреде. 123 лить общий расход воды, т, кг/ч, для охлаждения цилиндров и холодильников, если температура воздуха, поступающего к потребителю, должна быть равна 50'С, а температура входа н выхода охлаждающей воды равна соответственно 5 и 25 'Г ГЛАВА ! ! ЦИКЛЫ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕИ й 11.1.
Циклы тепловых двигателей с газообразным рабочим телом 11.1. Провести термодинамический анализ цикла, нзо. браженного на рис. !1.1. Цикл определен следующими данными: начальные параметры рабочего тела р, = 0,1 МПа, й !! =- 10'С, степень сжатия В = =- о,/о, == 7,5, давление р, = з =- 5,4 МПа. Рабочее тело — 1 кг ис- В су хого позду ха. Р е ш е и и е . Основная задача 2 термодннамического анализа цикла теплового двигателя заключается в оценке к. и. д.
н полезной работы цикла. В рассматриваемом О к случае необходимо определить тер- мический к. п, д., так как задан Рис. ! !.! термодинамический (т. е. обрати- мый) цикл. На рис. 11.1 изображен термодинамнческий цикл двигателя внутреннего сгорания, работающего со сгоранием топлива при о = сопз1. Термический к.
п. д. этого цикла П, = 1 — 1/В Для воздуха н двухатомных газов показатель адиабаты й = 1,41, следовательно, т1! — — 1 — 1/7,5ьи ' .= 0,562. Работа цикла !ц =/з.! — ) /!.з1 = /суз 11 (! з/о!) '1/(/з !) — РТ,(! — (,/,)з- !)/(й — !). В рассматриваемом цикле озгп, = оз/о! =- ! /а. Тогда !„=й(! — 1/ез- )(тз--т,)/(й — 1). Из уравнения изохоры 2-3 Т, = Т,р,!р» Из уравнения изобары 1-2 Т, = Т, (о,lо,)» ' = Т,е» вЂ” ', р. = р,а». Следовательно, !ц.= )?Т, т), а» ' (р»7(р, е") — !)/((с — 1)=0,287 283 0,562Х Х7,5' и '164((0,1 7,5'"') — 11?(1,41 — !)=695,7кДж/кг. Здесь Л = 0,287 кДж!(кг ° К) — газовая постоянная сухого воздуха.
11.2. Определить температуру Т, (рис. !1.!), если количество теплоты, подведенное в цикле, будет на 15 % меньше, чем в задаче 11.1 прн тех же значениях степени сжатия е и начальных параметров рабочего тела. Как при этом изменится работа цикла и термический к, и, д.? !1.3. В задаче 11.1 рассматривается цикл, по которому работают ДВС с принудительным зажиганием. Определить максимально допустимую стегень сжатия в» для бензина, имеющего температуру самовоспламенения 283 'С.
Подсчитать термический к. и. д. при степени сжатия, составляющей 90'Ъ от максимально допустимой, и сравнить его значение с полученным в условиях задачи 1!.1, Какое количество теплоты нужно подвести к рабочему телу в новых условиях, чтобы не изменилась работа цикла? Рис. И.2 Рцс. 11.3 11.4. Для цикла ДВС с подводом теплоты в процессе р = сопз1 (рис. 11.2) определить термический к. п. д. т)г работу 1ц и подведенное количество теплоты 4. ». если извест но: рабочее тело — 1 кг сухого воздуха; параметры возду ха на входе в цилиндры р, = 0,1 МПа, !» = 0'С; давлени< в конце процесса подвода теплоты р, = 5,2 МПа; расшире иие рабочего тела происходит до давления р4 = 0,4 МПа.
1!.5, Для цикла ДВС со смешанным подводом теплоты (рис. 11.3) определить параметры р, о, Т всех крайних точек 121 процессов и термический к. и. д. т1, по следующим данным: р, = 0,1 МПа; !, =- 0 С; рз = 5 МПа; рз — — 0,25 МПа; количество теплоты, подведенное в изобарном процессе. О,, = — 400 кДж/кг; рабочее тело — 1 кг сухого воздуха.
1!.6. Построить цикл, рассчитанный в задаче 11.5, в координатах з, Т, соблюдая масштабы. Изохоры н нзобару строить по промежуточным точкам. !1.7. Выяснить„ как влияет на термический к. п. д. цикла ДВС со смешанным подводом теплоты (рис. 11.3) изменение параметров цикла е, р и Х, выбирая значения параметров из следующнх интервалов: 10 < а < 18; 1 < Х < < 3,5; 1 < р < 2,5.
Построить графики и, = ~1~ (е), т1, = =Ч(Р), Ч = ! (Ц. 11.8. Выяснить с помощью относительного к. п. д. т1, = =т),/пк, какой из циклов, рассмотренных в задачах 11.4 и 11.5, является более совершенным в термодинамическом смысле, Здесь т!к — к, и. д. цикла Карно. !!.9. Для условий задачи 11.5 определить общее подведенное количество теплоты. Каким станет термический к. и.
д. цикла, если в изабарном процессе подвести только 100 кДж/кг, а остальное — в изохорном процессе? Проанализировать полученный результат, пользуясь решением задачи 11.6. Как изменится работа цикла? !1.!О. Для цикла ДВСс подводом теплоты при о = сопз! (см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
