Контрольная работа - Расчет поршневого компрессора - файл n1.doc

Контрольная работа - Расчет поршневого компрессора
скачать (368 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc368kb.21.10.2012 21:54скачать

n1.doc

ФГБОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет Энергетический

Кафедра Теплотехники и энергообеспечения

предприятий

Специальность 140106 Энергообеспечение предприятий

Специализация 140106 Энергообеспечение

предприятий АПК

Форма обучения заочная

Курс, группа

(Фамилия, имя, отчество студента)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему «Расчет поршневого компрессора»

по дисциплине СД.07 «Тепловые двигатели и нагнетатели»


«К защите допускаю»: Руководитель



(ученая степень, звание, Ф. И. О.)

____________________

(подпись)

“___”_____________20___г.
Оценка при защите
_________________
_________________

(подпись)

“___”________20___г.


Уфа 2011



Оглавление

Введение 3

1 Задание на КР. Исходные данные 4

2 Определение параметров воздуха после 1 и 2 ступеней компрессора. Массовая производительность компрессора 6

3 Построение процесса сжатия в первой ступени на pv-диаграмме 8

4 Техническая работа политропного и изотермического сжатия. Мощность компрессора 10

5 Определение поверхности охлаждения промежуточного охладителя воздуха 11

Заключение 12

Библиографический список 13
ВВЕДЕНИЕ

Большинство современных технологических процессов связано с перемещением потоков жидких и газообразных сред, для чего используются нагнетатели - машины, служащие для перемещения жидкостей и газов, и повышения их потенциальной энергии. И поэтому нагнетатели имеют широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве.

Выбор темы обусловлен тем обстоятельством, что потребители сжатого воздуха имеются на любом предприятии АПК, что вызывает необходимость установки компрессорных агрегатов.

Контрольная работа преследует следующую основную цель: усвоение принципов работы и расчета поршневых компрессоров (ПК).
1 ЗАДАНИЕ НА КР. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные для варианта №71:

В двухступенчатом двухцилиндровом ПК простого действия (рисунок 1) воздух сжимается от давления =0,1 МПа, при t=27°С до давления (согласно исходных данных). Степень повышения давления в обеих ступенях является одинаковой

. (1)

Стенки цилиндров первой ступени (ЦПС) и второй ступени (ЦВС) охлаждаются водой с одной интенсивностью, поэтому процессы сжатия в обеих ступенях происходят по политропе с одинаковым показателем n. После первой ступени в промежуточном охладителе воздух охлаждается при постоянном давлении до начальной температуры . Производительность компрессора при параметрах на всасывании (, ) равна . Для рабочего тела (воздуха) следует принять, что температура воздуха на выходе из обеих ступеней одинакова ( = ).



Рисунок 1 Схема двухступенчатого двухцилиндрового ПК простого действия: 1 - цилиндр первой ступени (низкого давления); 2 - промежуточный охладитель воздуха; 3 - цилиндр второй ступени (высокого давления); 4-коленчатый вал; 5 - маховик; 6 - штоки; 7 - шатуны; 8 – поршни.
Требуется определить:

1. Давление воздуха после первой ступени .

2. Температуру в конце сжатия в каждой ступени и .

3. Объемный расход сжатого воздуха после первой ступени и после второй ступени .

4. Производительность компрессора по массе сжатого воздуха G.

5. Изменение внутренней энергии ?U и энтальпии ?h каждой ступени.

6. Количество теплоты, отводимое водой от воздуха при сжатии в каждой ступени q, а также в промежуточном охладителе и, соответственно, расход охлаждающей воды на цилиндры и промежуточный охладитель полагая, что вода в них нагревается от =10°С входе и до =20°С на выходе.

7. Построить в pv-координатах по точкам графики процесса сжатия по политропе и изотерме для первой ступени с графическим изображением затрачиваемой технической работы.

8. Затрачиваемую техническую работу политропного lп и изотермического lи сжатия.

9. Теоретическую (Nи) и действительную (Nе) мощность, потребляемую компрессором, если его изотермический к.п.д. =0,7.

10. Поверхность охлаждения промежуточного охладителя воздуха при противотоке, принимая коэффициент теплопередачи от воздуха к воде К=20 Вт/(м2·К).




2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА ПОСЛЕ ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ СТУПЕНЕЙ КОМПРЕССОРА. МАССОВАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОМПРЕССОРА

2.1 Давление воздуха после первой ступени компрессора определяется из соотношения (1):

,

2.2 Температура в конце сжатия подсчитывается исходя из закономерностей политропного процесса:

,

где – температура воздуха, К;

n – показатель политропы.

Исходя из соотношения (1) и равенства показателя политропы n для процессов сжатия в обеих ступенях по заданию получаем, что температура воздуха на выходе из обеих ступеней одинакова, т.е..

2.3 Объемный расход сжатого воздуха после первой ступени при давлении и температуре :

,

после второй ступени при давлении и температуре :

,

2.4 Массовая производительность компрессора G подсчитывается с помощью уравнения состояния Клапейрона:

,

где – давление на входе, кПа;

– производительность компрессора при параметрах на всасывание, м3/ч;

R – газовая постоянная воздуха, Дж/(кг·К), R=287 Дж/(кг·К).
2.5 Изменение внутренней энергии в процессе сжатия в первой ступени:

,

где – изохорная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·К).

,

где k=1,4 показатель адиабаты для воздуха

следовательно .

Изменение энтальпии в том же процессе:



где – теплоемкость политропного процесса при, кДж/(кг·К).

Поскольку , то подсчитанные величины ?U и ?h одинаковы для обеих ступеней.

2.6 Теплота политропного процесса сжатия в ЦПС:

,

По указанной выше (п. 2.5) причине теплота q одинакова как для первой, так и для второй ступеней.

Теплота q отводится из каналов охлаждения «рубашек» цилиндров с охлаждающей водой.

Расход охлаждающей воды на ЦПС подсчитывается из уравнения теплового баланса:



где – разность температур охлаждающей воды на выходе и входе;

=4,19 кДж/(кг·К) – массовая теплоемкость воды.



Расход воды на ЦВС будет таким же, т.е. Gw2= Gw1.

2.7 Отводимая от воздуха теплота в промежуточном охладителе при p2=const:

.

3 ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССА СЖТИЯ В ПЕРВОЙ СТУПЕНИ НА pv-ДИАГРАММЕ

3.1 Построение кривой политропного процесса производится следующим образом. Подсчитываются удельные объемы в начальном (при , ) и конечном (при , ) состояниях:





По параметрам , в выбранных масштабах наносится на график (рисунок 2) точка 1, по , - точка 2. Вычислим данные для построения промежуточных точек а, b, с:

;



;

;

3.2 Построение кривой изотермического процесса 1-2 (рисунок 2) производится из той же начальной точки 1. Удельные объемы для конечного состояния (точка 2I) и промежуточных точек изотермы а, b, с подсчитаем исходя из уравнения изотермического процесса:

;

;

;

.

Из построенной pv – диаграммы видно, что затрачиваемая техническая работа при изотермическом сжатии будет меньше, чем при политропном сжатии.


4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РАБОТА ПОЛИТРОПНОГО И ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО СЖАТИЯ. МОЩНОСТЬ КОМПРЕССОРА

4.1 Техническая работа политропного сжатия в первой ступени рассчитывается по формуле:

,

В соответствии с первым законом термодинамики из этого количества затрачиваемой работы отводится из ЦПС с охлаждающей водой и с воздухом ?h:

.

Баланс энергии процесса сжатия во второй ступени аналогичен.

4.2. Техническая работа изотермического сжатия для всего компрессора равна:

,

Работа принята в качестве теоретической для охлаждаемого компрессора, поэтому теоретическая мощность равна

.

Действительная потребляемая мощность:

.

где - изотермический к.п.д.

Мощность электродвигателя, приводящего в движение компрессор, подсчитывается по формуле:

,

где Кз=1,1…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 охлаждения F подсчитывается из уравнения теплопередачи:

,

где Q - тепловой поток, передаваемый в охладитель от воздуха к охлаждающей воде, Вт;

К - коэффициент теплопередачи (по условию), Вт/(м2-К);

- средний температурный напор между теплоносителями в охладителе воздуха.

Величина подсчитывается по формуле:



где и -соответственно большая и меньшая разность температур между воздухом и водой на входе и на выходе из охладителя при «противотоке».

В свою очередь тепловой поток Q подсчитывается по формуле:

,

где G - массовая производительность компрессора, кг/ч;

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

Следовательно поверхность охлаждения:




ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В контрольной работе выполнено усвоение принципов работы и расчета поршневых компрессоров. При выполнении КР изучены разделы лекционного курса «Тепловые двигатели и нагнетатели», учебной литературы, а также повторение некоторых разделов технической термодинамики. А также произведен расчет на основе полученных знаний давления воздуха после первой ступени, температуры в конце сжатия в каждой ступени, объемный расход сжатого воздуха после каждой ступени, производительность компрессора по массе сжатого воздуха, изменение внутренней энергии и энтальпии каждой ступени, количество теплоты, отводимое водой от воздуха при сжатии в каждой ступени, а также в промежуточном охладителе, расход охлаждающей воды на цилиндры и промежуточный охладитель, построены по точкам графики процесса сжатия по политропе и изотерме для первой ступени в pv-координатах с графическим изображением затрачиваемой технической работы, затрачиваемая техническая работа политропного и изотермического сжатия, теоретическая и действительная (Nе) мощность, потребляемая компрессором, поверхность охлаждения промежуточного охладителя воздуха при противотоке.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Черкасский, В.М. Нагнетатели и тепловые двигатели: Учеб. пособие/ В.М. Черкасский, Н.В. Калинин, Ю.В. Кузнецов, В.И. Субботин. – М.: Энергоатомиздат, 1997.- 384с.

2. Фотин, Б.С. Поршневые компрессоры/ Б.С. Фотин, И.К. Прилуцкий, И.Б. Пирумов, П.И. Пластинин. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987.- 372 с.

3. Михайлов А.К. Компрессорные машины: Учеб. пособие/ А.К. Михайлов, В.П. Ворошилов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 288 с.

4 Ляшков, В.И. Тепловые двигатели и нагнетатели: Учеб. пособие/ В.И. Ляшков. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009. – 124 с.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации