2. Термодинамический анализ процессов в компрессорах
Определить теоретическую работу на привод одноступенчатого и трехступенчатого компресоров при сжатии воздуха до давления p2=13,4[МПа]. Начальное давление p1=0,9[МПа] и температура t1=21[C]. Показатель политропы для всех ступеней n=1,11. Определить работу на 1 м3 воздуха и температуру сжатия в одноступенчатом, трехступенчатом и четырех ступенчатом компрессорах. Оценить уменьшение затрат работы при переходе с от одноступенчатого к четырехступенчатому компрессору.
№ задачи |
p1, [МПа] |
t1, [C] |
p2, [МПа] |
n |
5 |
0,9 |
21 |
13,4 |
1,11 |
Дано :
Начальное давление p1=0,9 МПа;
Еачальная температура t1=21C (T1=294K);
Конечнное давление p2=13,4 МПа;
Показатель политропы n=1,11.
Объём V=1 м3
Решение
Одноступенчатый компрессор
Работа на привод одноступенчатого компрессора, [кДж/м3]:
.
Температура в конце сжатия определится
из соотношения
:
K.
Трехступенчатый компрессор
Степень увеличения давления воздуха в
каждой ступени определяется из уравнения
:
.
Работа, затраченная на получение сжатого воздуха в первой ступени равна, [кДж/м3]:
.
Затраченная работа всех ступеней одинакова, поэтому общая работа на привод компрессора определиться:
кДж/м3.
Температура в конце сжатия в каждой ступени:
;
K.
Четырехступенчатый компрессор
Степень увеличения давления воздуха в каждой ступени:
.
Работа, затраченная на получение сжатого воздуха в первой ступени равна, [кДж/м3]:
.
Общая работа на привод компрессора определиться:
кДж/м3.
Температура в конце сжатия в каждой ступени:
;
K.
Затрата работа при переходе от одноступенчатого к четырехступенчатому компрессору уменьшается на:
%.
Молекулярная масса вещевств ,
.
СО2 |
Н2 |
СО |
N2 |
H2O |
Воздух |
O2 |
44 |
2 |
28 |
28 |
18 |
29 |
32 |
Средняя массовая теплоемкость ср газов
при p=const,
t, [C] |
СО2 |
Н2 |
СО |
N2 |
H2O |
Воздух |
O2 |
0 |
0,8148 |
14,1949 |
1,0396 |
1,0392 |
1,8594 |
1,0036 |
0,9148 |
100 |
0,9136 |
14,4482 |
1,0446 |
1,0421 |
1,8903 |
1,0103 |
0,9232 |
200 |
0,9927 |
14,5043 |
1,0584 |
1,0517 |
1,9406 |
1,0245 |
0,9353 |
300 |
1,0567 |
14,5332 |
1,0802 |
1,0693 |
2,0005 |
1,0446 |
0,9500 |
400 |
1,1103 |
14,5809 |
1,1057 |
1,0915 |
2,0645 |
1,0685 |
0,9651 |
500 |
1,1542 |
14,662 |
1,1321 |
1,1154 |
2,1319 |
1,0923 |
0,9793 |
600 |
1,1920 |
14,7786 |
1,1568 |
1,1392 |
2,2014 |
1,1149 |
1,0689 |
700 |
1,2230 |
14,930 |
1,1790 |
1,1614 |
2,2730 |
1,1355 |
1,0856 |
800 |
1,2493 |
15,1148 |
1,1987 |
1,1815 |
2,3450 |
1,1539 |
1,0999 |
900 |
1,2715 |
15,3120 |
1,2158 |
1,1974 |
2,4154 |
1,1702 |
1,1120 |
1000 |
1,2900 |
15,5175 |
1,2305 |
1,2150 |
2,4824 |
1,1844 |
1,1229 |
1100 |
1,3059 |
15,7357 |
1,2435 |
1,2288 |
2,5456 |
1,1970 |
1,1317 |
1200 |
1,3197 |
15,9496 |
1,2544 |
1,2410 |
2,6042 |
1,2083 |
1,1401 |
1300 |
1,3314 |
16,1657 |
1,2644 |
1,2514 |
2,6586 |
1,2179 |
1,1484 |
1400 |
1,3415 |
16,3691 |
1,2728 |
1,2606 |
2,7089 |
1,2267 |
1,1564 |
1500 |
1,3498 |
16,5642 |
1,2799 |
1,2686 |
2,7553 |
1,2347 |
1,1639 |
1600 |
1,3574 |
16,7472 |
1,2866 |
1,2761 |
2,7980 |
1,2418 |
1,1710 |
1700 |
1,3636 |
16,9218 |
1,2926 |
1,2824 |
2,8382 |
1,2485 |
1,1786 |
1800 |
1,3695 |
17,0855 |
1,2979 |
1,2883 |
2,8742 |
1,2944 |
1,1757 |
1900 |
1,3741 |
17,2433 |
1,3025 |
1,2933 |
2,9073 |
1,2602 |
1,1928 |
2000 |
1,3783 |
17,3890 |
1,3067 |
1,2979 |
2,9366 |
1,2653 |
1,2004 |
Средняя массовая теплоемкость сv газов
при v=const,
t, [C] |
СО2 |
SO2 |
СО |
N2 |
Н2О |
Воздух |
O2 |
0 |
0,6259 |
0,477 |
0,7427 |
0,7352 |
1,3980 |
0,7164 |
0,6548 |
100 |
0,6770 |
0,507 |
0,7448 |
0,7365 |
1,4114 |
0,7193 |
0,6632 |
200 |
0,7214 |
0,532 |
0,7494 |
0,7394 |
1,4323 |
0,7243 |
0,6753 |
300 |
0,7599 |
0,557 |
0,7570 |
0,7448 |
1,4574 |
0,7319 |
0,6900 |
400 |
0,7938 |
0,578 |
0,7666 |
0,7524 |
1,4863 |
0,7415 |
0,7051 |
500 |
0,8240 |
0,595 |
0,7775 |
0,7616 |
1,5160 |
0,7519 |
0,7193 |
600 |
0,8508 |
0,607 |
0,7892 |
0,7716 |
1,5474 |
0,7624 |
0,7827 |
700 |
0,8746 |
0,624 |
0,8009 |
0,7821 |
1,5805 |
0,7733 |
0,7448 |
800 |
0,8964 |
0,632 |
0,8122 |
0,7926 |
1,6140 |
0,7842 |
0,7557 |
900 |
0,9157 |
0,645 |
0,8231 |
0,8030 |
1,6483 |
0,7942 |
0,7658 |
1000 |
0,9332 |
0,653 |
0,8336 |
0,8127 |
1,6823 |
0,8039 |
0,7750 |
1100 |
0,9496 |
0,662 |
0,8432 |
0,8219 |
1,7158 |
0,8127 |
0,7834 |
1200 |
0,9638 |
0,666 |
0,8566 |
0,8307 |
1,7488 |
0,8215 |
0,7913 |
1300 |
0,9772 |
- |
0,8608 |
0,8390 |
1,7815 |
0,8294 |
0,7984 |
1400 |
0,9893 |
- |
0,8688 |
0,8470 |
1,8129 |
0,8369 |
0,8051 |
1500 |
1,0006 |
- |
0,8763 |
0,8541 |
1,8434 |
0,8441 |
0,8114 |
1600 |
1,0107 |
- |
0,8830 |
0,8612 |
1,8728 |
0,8508 |
0,8173 |
1700 |
1,0203 |
- |
0,8893 |
0,8675 |
1,9016 |
0,8570 |
0,8231 |
1800 |
1,0291 |
- |
0,8956 |
0,8738 |
1,9293 |
0,8633 |
0,8286 |
1900 |
1,0371 |
- |
0,9014 |
0,8792 |
1,9552 |
0,8688 |
0,8340 |
2000 |
1,0446 |
- |
0,9064 |
0,8847 |
1,9804 |
0,8742 |
0,8390 |