9.14. Задачи для самостоятельного решения

9.1. Компрессор, имеющий подачу 100 м³/ч, подает охлажденный до начальной температуры сжатый воздух давлением 0,5 МПа. Наружное давление 0,1 МПа при температуре 27 °С. Найти подводимую теоретическую мощность при:

а) изотермическом сжатии;

б) политропном сжатии (n = 1,25);

в) адиабатном сжатии (k = 1,4).

Ответ: а) 21,9 кВт; б) 25,9 кВт; в) 27,9 кВт.

9.2. Компрессор всасывает воздух объемом 500 м³/ч, давлением 0,1 МПа и температурой 17° С. В компрессоре воздух изотермически сжимается до давления 0,9

МПа.Определить объем цилиндра компрессора и теоретическую подводимую к нему мощность, если частота вращения вала компрессора 100 мин ^-1.

Ответ: V_h = 83,3л; N_T = 29,9 кВт.

9.3. Воздушный компрессор всасывает воздух объемом 500 м³/ч, давлением 0,1 МПа при температуре 17 °С. Поступивший в цилиндр воздух адиабатно сжимается до давления 0,9 МПа. Найти конечную температуру сжатия, объем цилиндра и подводимую теоретическую мощность, если частота вращения вала компрессора 100 мин ^-1.

Ответ: Т₂ = 543 К; V_h = 83,3 л; N_T = 41,6 кВт.

9.4. Компрессор подает воздух массой 500 кг/ч, охлажденный до начальной температуры и сжатый до 0,8 МПа. Давление в цилиндре компрессора в начале сжатия 93 кПа при температуре 27 °С. Сжатие происходит по политропе с n = 1,3. В результате улучшения охлаждения стенок цилиндра компрессора показатель политропы понизился до 1,2. Найти экономию в подводимой мощности, полученную в результате улучшения охлаждения стенок цилиндра.

Ответ: экономия составила 3,46 кВт, или 10,5 %.

9.5. Известны следующие параметры цикла со смешанным подводом теплоты и его характеристики: р_а = 0,1 МПа, t_a = 30 °С степень сжатия ε = 7, степень повышения давления λ= 2,0, степень предварительного расширения ρ = 1,2, рабочее тело – воздух. Найти параметры характерных точек диаграммы цикла, количество подведенной теплоты, удельную работу цикла и его термический КПД.

Ответ: v_a = 0,870 м³/кг; v_c = 0,124 м³/кг; v_z = 0,149 м³/кг; р_с = 1,52 МПа;

р_z = 3,05 МПа; р_е = 0,26 МПа; t_c = 387 °С; = 1047 °С; =1311 °С; t_е= 511 °С;

q₁ = 744,2 кДж/кг; q₂=378,2 кДж/кг; l_ц = 396 кДж/кг; = 0,532.

9.6. Для цикла со смешанным подводом теплоты дано: рабочее тело – воздух; m = 1 кг; р_а = 0,1 МПа; t_a = 27 °С; с_v = 0,714 кДж/(кг·К); λ = 1,5; ρ = 1,7; ε = 14.

Найти , , l_ц, .

Ответ: = 307,9 кДж/кг; = 911,4 кДж/кг; l_ц = 741 кДж/кг; = 0,63.

9.7. Найти давление и температуры в точках а, с, z', z и e цикла со смешанным подводом теплоты и , если известно, что рабочее тело – воздух; р_а = 0,1 МПа; Т_а = 288 К; количество подводимой теплоты q₁ = 840 кДж/кг; степень повышения давления λ = 1,8; теплоемкость с_v = 0,840 кДж/(кг·К), степень сжатия ε = 15.

Ответ: = 0,66; р_е = 0,213 МПа; р_с = 4,35 МПа; р_z´ = р_z = 7,82 МПа; Т_с = 850 К; Т_z´ = 1530 К; Т_е = 625 К; T_z = 1758 К.

9.8. Для цикла с изохорным подводом теплоты, совершаемого воздухом, масса которого 1 кг, заданы следующие параметры: р_а = 0,1 МПа, t_a = 27° С. Определить подведенную удельную теплоту (q₁), удельную работу цикла (l_ц) и термический КПД ( ), если ε = 5,5; λ= 4; с_v = 0,722 кДж/(кг·К) и k = 1,4.

Ответ: q₁ = 1,29 МДж/кг; l_ц = 628 кДж/кг; = 0,494.

9.9. Исследовать цикл с изохорным подводом теплоты, совершаемый воздухом массой 1 кг, если дано: р_а = 0,1 МПа; t_a = 27 °С; ε = 5,5; c_v = 0,722 кДж/(кг·К); q₁ = 1,13МДж/кг; k = 1,4.

Ответ: v_a = 0,88 м³/кг; v_z = 0,16 м³/кг; р_z = 3,87 МПа; T_z = 2160 K; Т_с = 592 К; v_c = 0,16 м³/кг; р_с = 1,06 МПа; λ = 3,65; = 0,494; v_е = 0,88 м³/кг; р_е = 365 кПа; Т_е = 1100 К; l_ц = 559 кДж/кг.

9.10. Определить степень сжатия и термический КПД цикла с изохорным подводом теплоты при следующих данных: t_a = 60 °С, t_с = 270 °С и k = 1,4.

Ответ: ε = 3,4; = 38,7 %.