Жуховицкий Д.Л. Расчет поршневого компрессора

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Расчет поршневого компрессора

Методические указания к расчетно-графической работе

по курсу «Н агнетатели и тепловые двигатели» для студентов специальности

5509 «Промы шленная теплоэнергетика»

Составитель Д.Л. Жуховицкий

Ульяновск 2001

УДК 621.1.016.7(075)

ББК31.7бя7

__Р24

Рецензент? начальник службы перспективного развития «Ульяновскэнерго»

КВ. Григорьев

Одобрено секцией методических пособий научно-методического совета

Ульяновского государственного технического университета.

Расчет поршневого компрессора: Методические указания к РГР по 24 курсу

«Нагнетатели и тепловые двигатели»/Сост. ДЛ. Жуховицкий-Ульяновск

УлГТУ,200 1 .-• 14 с.

Даны варианты заданий, порядок и основные ф ормулы расчета

двухступенчатого поршневого компрессора с водяным охлаждением и

промежуточным охладителем воздуха. Методические указания

предназначены для студентов специальности 5509.Работа подготовл ена на

кафедре 'Теплоэнергетика".

УДК 62 .1.016.7(076)

ББК31.76,я7

©Оформление. УлГТУ, 2001

Содержание

Введение.............................................................................. 4

1 .Задание на РГР «Расчет поршневого компрессора»...................... 4

2.Определ ение параметров воздуха посл е первой и второй ступеней

компрессора. Массовая производител ьност ь компрессора............ 5

3.Построение процесса сжатия в перв ой сту пени в pv- диаграмме...... 7

4.Техническая работа политропного и изотермического сжатия.

Мощность компрессора........................................................... 8

5.Определ ение пове рхности охлаждения промежу точного охладителя

воздуха.............................................................................. 9

Список литературы...................................................................................... 10

Введение

Учебным планом по специальности 5509 («П ромышл е нная

теплоэнергетика») предусмотрено выполнение расчетно-графической

работы (РГР) по курсу «Нагнетатели и тепловые двигатели» - «Расчет

поршневого компрессора». Выбор темы обусловлен тем обстоятельством,

что потребители сжатого воздуха имеются на любом промышленном

предприятии, что вызывает необходимость установки компрессорных

агрегатов.

РГР преследует следу ю щу ю основную цель: усвоение принципов

работы и расчета поршневых компрессоров (ПК). При выполнении РГР

обязательным является изучение соответствующих разделов лекционного

курса «Нагнетатели и тепловые двигатели», учебной литературы, а также

повторение некоторых разделов технической т ермодинамики.

1.Задание на РГР «Расчет поршневого компрессора»

Исходные данные для расчета ПК приведены в таблице 1.

В двухступенчатом двухцилиндровом ПК простого действия (рис.1)

воздух сжимается от давления р

}

=1 бар абс, при T=27 °С до давления рз(см,

табл. 1 ).Степень повышения давления в обеих ступенях является

одинаковой

Стенки цилиндров первой ступени (ЦНД) и второй ступени (ЦВД)

охлаждаются водой с одной интенсивностью, поэт ому процессы сжатия в

обеих ступенях происходят по политропе с одинаковым показателем n

(см, табл.1).После первой ступени в промежуточном охладителе воздух

охлаждается при постоянном дав л ении р2 до началь ной температуры t

Производит ель ность компрессора при параметрах на всасывании

) равна Vj (см. табл. 1). Частота вращения коленчатаго вала П

кв

также

приведена в таблице 1. Для рабочего тела (воздуха) следу ет принять

Требуется определить:

Давление воздуха после первой ступени 5ар.

2. Температуру в конце сжатия в каждой ступени (по

условиям

задания

3. Объемный расход сжатого воздуха после первой

ступени V

и после второй ступени

4. П роизводит ель ность К по массе сжатого воздуха G , кг/ч.

5. Изменение внутренней энергии и энтальпии з каждой ступени,

6.Количество теплоты, отводимое водой от воздуха при сжатии в каждой

ступени , кДж/кг, а та кже в промежуточном охладителе

соответс твенно, расход охлаждающей воды на цилиндры и

промежуточный охладитель G* , кг/ч, полагая» что вода в них

нагревается

о' ] на входе дс ia выходе,

7. Построить в pv-координатах по точкам графики процесса сжатия

по политропе и изотерме для первой ступени с графическим

изображ ением затрачиваемой технической работы.

8 Построить в Т-координа тах по точкам графики процесса сжатия по

политропе в первой ступени, а та кже графики вспомогательных изобар,

между которыми располож ен процесс сжатия. Обозначить площади,

выражающие

9. Затрачи ваемую техническую работу политропного сж атия

10. Затрачиваем труттчрскую ра боту изотермического сжатия /

теоретиче скую и действительную мощность

потребляемую компрессором, если его изотермический

1 1. Поверхность охлаж дения промежуточного охладителя воздуха при

противотоке, принимая коэффициент теплопередачи

от воздуха к воде

2.Определение параметров воз духа после первой и вт орой

ступеней компрессора. Массовая производительност ь

компрессора

2. Давление воздуха после первой ступени К определ яется из

соотношения (2)

Давление перед ЦВД принимаем равным р

, потерями давления в

промежут очном охладителе пренебрегаем.

2.2Лемперату ра в конце сжатия подсчитывается исходя из

закономерностей политропного процесса

n - показатель политропы (задан).

Исходя из соотношения (1) и равенства показателя политропы п

для процессов сжатия в обеих ступенях по заданию получаем, что

температура воздуха на выходе из обеих ступеней одинакова, т.е.

=Т

2.3. Объемный расход сжатого воздуха посл е первой сту пени при

давлении р

и температуре Т

после второй ступени при давл ении р$ и температу ре Т

2.4.Массовая произв одител ьность компрессора G, кг/ч подсчитывается с

помощью у равнения состояния Клапейрона

где pi - давление на входе в КПа;

YI - произ в одит ел ь ност ь К при параметрах на всасывание, м /ч j R -

газовая постоянная воздуха, Дж/кг-К),

2.5.И зменение в нутренней энергии в процессе сжатия в первой

ступени

где c

- изохорная тепл оемкость воздуха, кДж/(кг-К).

Изменение энтал ьпии в том же процессе:

Поскольку Т

— Т

, то подсчитанные по формулам Т и 8)

величины дель та U и дельт а h одинаковы для обеих сту пеней. 2.6. Теплота

политропного процесса сжатия в перв ой сту пени

процесса при заданном показател е политропы п.

По указанной выше (п. 2,5) причине теплота q одинакова как для

первой, так и для вт орой сту пеней.

Теплота q отводится из каналов охлаждения «рубашек»)

цилиндров с охлаждающей водой.

Расход охлаждающей воды на ЦНД G

подсчитывается из

уравнения теплового баланса

где (t

- t

)-разность температур охлаждающей воды на выходе и

входе;

=4,19 кДж/(кг-Классовая теплоёмкость воды,

Из у рав нения (10) следует

Расход воды на ЦВД будет таким же, т.е. G

i . 2.7 Отводимая от

воздуха теплота в промежуточном охладителе при p

=const

Здесь

- теплоемкость политропного

следующим образом. Подсчитываются удельные объемы в начальном

(при p1, T1) и конечном (при p2, T2) состояниях по в ыражениям:

По параметрам /?/, К/ в выбранных масштабах наносится на график точка 1,

по р

, V

-точка 2. Для построения промежу т очных точек a, Ь и т.д.

параметры

вычисляются по следу ющим соотношениям:Доказательство:

Если то

3.2. Построение кривой изотермического процесса 1-2 (рис. 2)

производится из той же начальной точки 1. Удельные объемы для

конечного состояния (точка 2 ) и промежуточных точек изотермы а', и' и т.

д. можно подсчитать исходя из у рав нения изотермического процесса:

Из построенной pv- диаграммы видно* что затрачиваемая

техническая работа /(на рис. 2 вьщелена щтриховкой) при

изотермическом сжатии будет меньше, чем при политропном сжатии.

4* Техническая работа полит ропного и изот ермического

сжатия . Мощность компрессора

4. Техническая работ а политропного сжатия / в первой сту пени (ЦНД)

рассчитывается по форму ле

В соответствии с первым законом термодинамики

из этого количества затрачиваемой работы отводится

из цилиндра с

охлаждающей водой и с в озду хом после ЦНД

кДж/кг. Баланс энергии процесса сжатия во второй ступени

(ЦВД) аналогичен.

4.2.Т ехническая работа изотермического сжатия для всего К ,т.е. от p1 ДО

равна:

Работа Tиз принята в качестве теоретической для охлаждаемого К

поэтому теоретическая мощность К равна

Действительная потребляемая мощность:

Здесь n

из

- изотермический КПД К, который колеблется в пределах

0.6-0.8.

Мощность электродв игател я, прив одящего в движение К,

подсчитывается по форму ле

где Л

-1,1 -г 1,3 - коэффициент запаса;

=0,90-0,95 - механический КПД учитывающий также потери в

промежуточной передаче, если она имеется в компрессорной установке.

5.Определение поверхности охлаждения промежуточного

охладителя воздуха

Поверхность охлажде ния F, м

подсчитывается из уравнения

теплопередачи

где Q- тепловой поток, передаваемый в охладитель от воздуха к

охлаждающей воде, Вт (Дзк/с);

К - коэффициент теплопередачи, принимаемый в данном случае

равным 20Вт/(м

-К);

ЛЦ- средний температу рный напор между тепл оносителями в

охладителе воздуха, °С (К).

Величина

подсчитывается по форму ле

-соответственно больш ая и меньшая

разн ость температур между воздухом и

водой на входе и на выходе из

охладителя при «противотоке » (рис. 3).

В свою очередь тепловой поток Q подсчитывается по формуле^

где G - массовая производите льность К, кг/ч;

q - теплота, отводимая от воздуха в промежуточном охладителе, Дж/кг.

где