- •Тема 12 Дросселирование газов и паров
- •12.1. Дросселирование газа
- •12.1. Изменение энтропии и температуры при дросселировании
- •12.3. Дросселирование водяного пара
- •Контрольные вопросы
- •Тема 13. Влажный воздух
- •13.1. Параметры состояния влажного воздуха
- •13.2. Диаграмма состояния влажного атмосферного воздуха
- •Контрольные вопросы
- •Тема 14. Компрессоры
- •14.1. Классификация компрессорных машин
- •14.2. Поршневой компрессор. Индикаторная диаграмма идеального поршневого компрессора
- •14.3. Индикаторная диаграмма реального поршневого компрессора
- •Учет прямых утечек газа в компрессоре
- •14.3. Определение количества теплоты, отведенной от газа при различных процессах сжатия
- •14.4. Мощность привода и коэффициент полезного действия компрессора
- •14.5. Многоступенчатое сжатие газа
- •Контрольные вопросы
- •Тема 15. Циклы тепловых двигателей с газообразным рабочим телом
- •15.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (двс)
- •15.2. Циклы двс с подводом теплоты при постоянном объеме
- •15.3. Цикл двс с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля)
- •14.4. Цикл двс со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера)
- •14.5. Сравнение циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •14.6. Цикл двигателя Стирлинга
- •Контрольные вопросы
- •Тема 16. Циклы газотурбинных установок
- •16.1. Цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении
- •16.2. Цикл гту с подводом теплоты при постоянном объеме
- •16.3. Методы повышения термического кпд гту
- •16.4. Цикл гту с регенерацией теплоты
- •16.3.1. Цикл гту с подводом теплоты при и регенерацией теплоты
- •16.3.2. Цикл гту с подводом теплоты при и регенерацией теплоты
- •16.4. Цикл с многоступенчатым сжатием воздуха и промежуточным охлаждением
- •Контрольные вопросы
- •Тема 17. Теплосиловые паровые циклы
- •17.1. Цикл Карно
- •17.2. Цикл Ренкина
- •17.3. Влияние основных параметров на кпд цикла Ренкина
- •17.3.1. Влияние начального давления пара
- •17.3.2. Влияние начальной температуры пара
- •17.3.3. Влияние конечного давления в конденсаторе
- •17.4. Цикл с вторичным перегревом пара
- •17.5. Регенеративный цикл паротурбинной установки
- •17.6. Теплофикационные циклы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 18. Циклы холодильных установок
- •18.1. Цикл воздушной холодильной установки
- •18.2. Цикл парокомпрессионной холодильной установки
- •18.3. Цикл пароэжекторной холодильной установки
- •18.4. Цикл абсорбционной холодильной установки
- •18.5. Тепловой насос
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
14.3. Определение количества теплоты, отведенной от газа при различных процессах сжатия
Изобразим процессы сжатия в – диаграмме, рис. 46.
Рисунок 46 – Процессы сжатия газа в компрессоре.
Количество отнимаемой от газа теплоты при изотермическом сжатии ( ) эквивалентно площади а2’1с. Отводимая теплота в политропном процессе ( ) эквивалентна площади b21с. Из сопоставления, следует, что в изотермическом процессе отводится больше теплоты. При адиабатном сжатии теплота не отводится.
В случае изотермического сжатия
или
С учетом массовой производительности , отводимая теплота составит
Поскольку , имеем
где – объемный расход газа, .
В случае политропного сжатия
Учитывая, что в политропном процессе
После подстановки в последнее уравнение и некоторых преобразований получаем
С учетом производительности
или
Осуществить изотермическое сжатие в реальном компрессоре нельзя из-за ограниченных возможностей теплопередачи от сжимаемого в цилиндре газа к охладителю. Наиболее эффективно водяное охлаждение, когда вода пропускается через водяную рубашку цилиндра компрессора. Но и при водяном охлаждении показатель политропы сжатия воздуха .
Применяется также воздушное охлаждение. Воздухом обдувается наружная поверхность цилиндра, площадь которой увеличивается оребрением. При воздушном охлаждении сжатие идет по политропе с показателем близким к показателю адиабаты . Воздушным охлаждением отводится в основном теплота, выделяемая вследствие трения подвижных частей компресссора.
При неизотермическом сжатии температура газа возрастает, что приводит к нагреванию поршня и цилиндра. Разогрев трущихся деталей ограничен максимально допустимой температурой работы системы смазки.
Как отмечалось ранее, наличие в реальных компрессорах «мертвого» пространства влияет на производительность тем больше, чем выше степень повышения давления. Таким образом, степень повышения давления газа в одноступенчатом компрессоре ограничена по условиям теплового режима работы и необходимостью уменьшения уровня влияния «мертвого» пространства.
Для сжатия газов до необходимого на практике высокого давления применяются многоступенчатые компрессоры.
14.4. Мощность привода и коэффициент полезного действия компрессора
В энергетике под КПД понимают отношение полезно использованной энергии ко всей затраченной. И чем выше процент полезно использованной энергии из всего ее затраченного количества, тем выше КПД. В случае компрессорных машин такое определение КПД оказывается неприемлемым.
Поэтому для оценки степени совершенства реальных компрессорных машин их сравнивают с идеальными. При этом для охлаждаемых компрессоров вводится термический КПД
где , – соответствующие мощности приводов двигателей,
, ;
– работа на привод идеального компрессора при изотермическом сжатии;
– работа на привод реального охлаждаемого компрессора.
При расходе газа , затраченная работа определяется по формуле (работа сжатия принимается положительной)
отсюда мощность приводного двигателя
Для неохлаждаемых машин вводится адиабатический КПД
где – работа на привод идеального компрессора при адиабатическом сжатии.
Значения и для различных типов компрессоров определяется из заводских испытаний и приводятся в справочниках.
Мощность двигателя привода компрессора при изотермическом сжатии
Адиабатный и изотермический процессы сжатия могут рассматриваться лишь как теоретические. В реальном компрессоре сжатие происходит по политропе. Формула для определения эффективной мощности в политропном процессе с учетом потерь на трение, влияния «мертвого» пространства, а также уменьшения подачи из-за нагрева имеет вид
где – работа на привод компрессора при политропном сжатии, ;
– КПД компрессора при политропном сжатии;
– механический КПД, учитывающий потери на трение;
– КПД компрессора, учитывающий влияние «мертвого» пространства и подогрева газа.
Работа определяется по формуле , где показатель политропы , находится как правило, по параметрам газа в начале и в конце процесса.