Контрольная работа 2

Контрольная работа 2
«Сжатие газов в компрессорах»
Задачи посвящены сжатию идеального газа в одно- и многоступенчатых компрессорах. Теплоемкость рабочего тела считается постоянной величиной, показатель адиабаты k определяется по табл. П3
приложения. Решая задачи 3, 4, следует применять соотношения для
адиабатного и изотермического КПД компрессора в следующем виде:
факт
ад
ад N
N
η = ;
факт
из
из N
N
η = ,
где Nад и Nиз – теоретическое значение мощности, которая затрачивается при адиабатном и изотермическом сжатии, соответственно; Nфакт
– её фактическое (действительное) значение.
1. Определить предельную степень повышения давления и теоретическую мощность ( Nад ), считая, что температура газа в конце сжатия по техническим соображениям не может быть больше 200 °C.
Начальная температура газа 1
t C = 20
, массовый расход
m 0, 25 / кг с τ = .
2. Определить предельную степень повышения давления и теоретическую мощность, которая затрачивается на привод одноступенчатого компрессора. Сжатие – политропное при n = 1, 25. Рабочее тело – азот, начальная температура 1
t C = ° 15 . Расход охлаждающей воды m =15 / кг с. Охлаждающая вода нагревается в рубашке
цилиндра на 10 °C.
3. Воздух сжимается по адиабате в одноступенчатом компрессоре
от начального давления 1
p = 0,1 МПа до конечного давления
2
p = 0,5 МПа. Определить, во сколько раз изменится теоретическая
мощность, затрачиваемая на привод компрессора, если сжатие по
адиабате заменить на сжатие по изотерме?
4. Действительная (фактическая) мощность, подаваемая на привод одноступенчатого компрессора, равна 52 кВт. Вычислить адиабатный КПД (ηад ) компрессора, который сжимает m = 0,3 / кг с воздуха от давления 1
p = 0,1 МПа ( 1
t C = ° 20 ) до 2
p = 0, 45 МПа .
5. Действительная (фактическая) мощность, подаваемая на привод
одноступенчатого охлаждаемого компрессора, составляет 43,5 кВт.
Вычислить изотермический КПД (ηиз ) компрессора, в котором по политропе сжимается m = 0,2 / кг с азота от начального давления
1
p = 0,1 МПа ( 1
t C = ° 10 ) до конечного давления 2
p = 0, 7 МПа .
6. Массовый расход воздуха равен 0,2 / кг с . Газ адиабатно сжимается в поршневом компрессоре от начального состояния, описываемого параметрами 1
p = 0,1 МПа ( 1
t C = ° 20 ), до конечного с давлением 2
p = 2,5 МПа . Вычислить требуемое число ступеней сжатия и
теоретическую мощность, которая затрачивается на привод компрессора, учитывая, что температура газа на выходе из каждой ступени не
должна быть больше 200 °C.
7. Рабочее тело – азот. Сжатие осуществляется политропно
(n = 1,15) в одноступенчатом компрессоре от давления 1
p = 0,1 МПа
(
1
t C = ° 20 ) до давления 2
p = 2,8 МПа . Во сколько раз изменится теоретическая мощность компрессора, если одноступенчатое сжатие заменить на двухступенчатое при том же самом показателе политропы?
Вычислить также предельные температуры азота в обоих случаях.
8. В одноступенчатом компрессоре политропно (n =1,25) сжимается гелий от начального состояния, которое описывается параметрами состояния 1
p = 0,1 МПа ( 1
t C = ° 0 ), до конечного с давлением
2
p = 0,4 МПа . Теоретическое значение мощности компрессора
N = 20 кВт, вода нагревается в рубашке цилиндра на 15 °C . Определить расход охлаждающей воды, массовую и объемную (при
начальных условиях) подачу.
9. В двухступенчатом компрессоре по адиабате сжимается воздух
от давления 1
p = 0,1 МПа ( 1
t C = ° 20 ) до 2
p = 2,2 МПа . Теоретиче-
70
ское значение мощности компрессора N =100 кВт. Вычислить массовую и объемную (при начальных условиях) подачу компрессора, а
также количество теплоты, отводимое от воздуха в промежуточном
холодильнике.
10. В трехступенчатом компрессоре адиабатно сжимается воздух
от начального давления 1
p = 0,1 МПа ( 1
t C = ° 30 ) до конечного давления 2
p =15 МПа . Теоретическое значение мощности компрессора
N = 450 кВт. Вычислить количество теплоты, отводимое от воздуха
в промежуточном холодильнике, а также массовую и объемную (при
начальных условиях) подачу компрессора.