Р3 – давление воздуха в конце сжатия во второй ступени, МПа
Кафедра механико-технологических ждисциплин
Пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине
«ТЕПЛОтехника»
Тема: «Расчёт компрессора»
Выполнил: студ. гр.
. шифр
Вар.
Проверил: доц. В.С. Жуков
Рязань 2008
Задание
В идеальном двухступенчатом компрессоре сжимается воздух от давления Р1 = 0,1 МПа до давления Р3 = 5,0 МПа. Температура воздуха на входе в ступени t1= 20 oС. Определить параметры воздуха в характерных точках цикла, теоретическую мощность привода компрессора, расход охлаждающей воды, прокачиваемой через промежуточный холодильник. Температура воды на входе в холодильник tвод = 10 oС. Принять температуру нагрева воды в холодильнике Dtвод = 25 OС. Определить площадь поверхности теплообмена в холодильнике и представить эскиз теплообменника (холодильника). Объемная производительность компрессора при условиях входа V1 = 0,12 м3/с, показатели политропы сжатия в обеих ступенях равны n = 1,17. Холодильник выполнен из стальных труб Ø 60х3 мм (коэффициент теплопроводности стали l = 40 Вт/(м∙К)). Коэффициент теплоотдачи от воздуха к трубам a1 = 36 Вт/(м2∙К),а от поверхности трубы к воде - a2 = 2600 Вт/(м2∙К).
Построить в масштабе PV-диаграмму идеального двухступенчатого компрессора по расчетным данным.
Изобразить схематично изменение температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.
Дано:
| Давление воздуха в начале сжатия в первой ступени | Р1 = | 0,1 | МПа |
| Объемная производительность компрессора | V1 = | 0,09 | м3/с |
| Показатель политропы сжатия | n = | 1,18 | |
| Давление воздуха в конце сжатия во второй ступени | Р3 = | 3,5 | Мпа |
| Температура воздуха на входе в ступени | t1= | oС | |
| Температура воды на входе в холодильник | tвод = | oС | |
| Принять температуру нагрева воды в холодильнике | Dtвод = | oС | |
| Коэффициент теплопроводности стали | l = | Вт/(м∙К) | |
| Коэффициент теплоотдачи от воздуха к трубам | a1 = | Вт/(м2∙К) | |
| Коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к воде | a2 = | Вт/(м2∙К) | |
| Холодильник выполнен из стальных труб | Ø | 60х3 | мм |
Определить:
| Определить параметры воздуха в характерных точках цикла | ||
| Теоретическую мощность привода компрессора | Nпр | Вт |
| Расход охлаждающей воды | Gвод | кг/с |
| Определить площадь поверхности теплообмена в холодильнике и представить эскиз теплообменника (холодильника) | F | м2 |
| Построить в масштабе PV-диаграмму идеального двухступенчатого компрессора по расчетным данным | ||
| Изобразить схематично изменение температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена |
Решение
1. Определяем мощность привода идеального компрессора. При одинаковых степенях повышения давления газа в каждой ступени, мощности привода каждой ступени одинаковы. Для расчета лучше воспользоваться формулой:
(1)
где
n – показатель политропы сжатия;
Р1 – давление воздуха в начале сжатия в первой ступени, Па;
Р2 - давление воздуха в конце сжатия в первой ступени, Па;
V1 – объемная производительность компрессора, м3/с;
Для определения мощности привода идеального компрессора с начала определим давление воздуха в конце сжатия в первой ступени по формуле:
, МПа (2)
где
Р3 – давление воздуха в конце сжатия во второй ступени, МПа
29,64 кВт
2. Далее необходимо определить теплопроизводительность промежуточного холодильника, в котором воздух после сжатия и нагревания в I ступени охлаждается до первоначальной температуры t1= 20 ОС.
,Bт (3)
где
Ср- теплоемкость воздуха при постоянном давлении, 
;
- массовый расход воздуха, поступающего в компрессор, кг/с;
Т2 - температура воздуха после сжатия в I ступени, К.
Для определения Ср воздуха можно воспользоваться формулой:
(4)
где к - показатель адиабаты для воздуха, к = 1,4.
Массовый расход воздуха определяется из уравнения состояния на входе в компрессор:
P1V1=GвозRT1(5)
где