Оценка эффективности работы компрессоров

Степень необратимости процессов сжатия в компрессорах (охлаждаемых и неохлаждаемых) оценивается эксергетическим КПД

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .   (8.17)

Для неохлаждаемых компрессоров (qотв = 0) эта формула принимает вид

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru . (8.18)

Формула (8.18) справедлива и для охлаждаемых компрессоров в том случае, если полезно не используется отводимая теплота.

Если параметры газа на входе в компрессор не отличаются от параметров окружающей среды, то exвх = 0, и предыдущее выражение упрощается:

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru , (8.19)
где Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .  
     

При обратимых процессах сжатия hэкс = 1.

Для сравнительной оценки работы компрессоров применяют изотермический и адиабатный КПД.

Изотермический КПД вычисляется по формуле

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru (8.20)

и применяется для охлаждаемых компрессоров. Он сравнивает работу компрессора с работой изотермического сжатия. Для поршневых компрессоров hиз= 0,6-0,7.

Адиабатный КПД определяется следующим образом:

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru . (8.21)

Он применяется для неохлаждаемых компрессоров и сравнивает работу компрессора с работой обратимого адиабатного сжатия.

На рис. 8.7 представлены процессы обратимого адиабатного сжатия
(1-2) и необратимого адиабатного сжатия (1-2д).

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru Работа обратимого адиабатного сжатия

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru ,

работа действительного процесса сжатия (внутренняя работа)

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .

Адиабатный КПД компрессора называют внутренним относительным КПД компрессора и обозначают

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .   (8.22)

Для центробежных компрессоров Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru , для осевых - Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .

Методические указания

Несмотря на разнообразие типов компрессоров, процессы, осуществляемые в них, тождественны, и все формулы, а также соотношения, приведенные в настоящем разделе, справедливы для всех типов компрессоров.

При изучении данной темы необходимо:

* уяснить, что затрачиваемая работа на сжатие зависит от характера процесса сжатия;

* понимать преимущества многоступенчатого сжатия и уметь выполнять все требуемые расчеты;

* знать способы оценки эффективности работы компрессоров.

Задачи

1. Компрессор сжимает 100 м3/час воздуха с температурой t1 = 27 0С от давления p1 = 0,098 МПа до p2 = 0,8 МПа.

Определить мощность, необходимую для привода идеального (без потерь) компрессора, считая сжатие: а) изотермическим; б) адиабатным; в) политропным с показателем n = 1,2.

2. Трехступенчатый компрессор производительностью 500 м3/час сжимает азот с параметрами p1 = 0,86 бар, t1= 27 0С до давления p2 = 55 бар по адиабате. Охлаждение азота в промежуточных охладителях производится до первоначальной температуры t1= 27 0С. Степени повышения давления в ступенях одинаковы.

Определить мощность привода компрессора (Nk, кВт) и теплоту, отводимую в промежуточных охладителях (Q, кВт). Теплоемкость принять постоянной согласно молекулярно-кинетической теории газов.

3. Компрессор производительностью V = 10 м3/мин сжимает воздух с параметрами p1 = 0,98 бар, t1 = 30 0С до давления p2 = 3,5 бар. Адиабатный КПД компрессора hад = 0,71, механический КПД, учитывающий потери на трение, hм = 0,88.

Определить мощность привода компрессора. Определить эксергетический КПД компрессора, приняв параметры окружающей среды p = p1, toc = t1. Теплоемкость принять постоянной согласно молекулярно-кинетической теории газов.

Решение

Массовая производительность компрессора равна

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .

Температура сжатого воздуха в обратном адиабатном процессе (рис. 8.7)

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .

Изобарная теплоемкость воздуха

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .

Работа обратимого адиабатного сжатия

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .

Работа действительного процесса сжатия (внутренняя работа)

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .

Температура сжатого воздуха на выходе из компрессора

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru

Затрачиваемая работа с учетом механических потерь

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .

Мощность привода компрессора

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru .

Эксергетический КПД компрессора

Оценка эффективности работы компрессоров - student2.ru

Ответ: Nk =40 кВТ, hЭКС = 0,715.

Ответы

1. Nиз = 5,72 кВт, Nад = 7,84 кВт, Nпол = 6,85 кВт.

2. Nk = 60,9 кВт, Q = 39,1 кВт.

9. ЦИКЛЫ ГАЗОТУРБИННЫХ
И ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

Наши рекомендации