Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Процессы сжатия в турбокомпрессорах





 

Рассмотрим принцип действия турбокомпрессоров, пользуясь термодинамическими диаграммами состояния газа. При исследовании процессов изменения состояния газа в турбокомпрессорах используются диаграммы P-v; T-S; i-S. Термодинамические диаграммы позволяют помимо параметров газа (Т, Р, v, S, i) определить энергетические параметры процессов (работу, потери энергии, подведенное и отведенное тепло).

Вспомним основные свойства P-v и T-S -диаграмм [1].

P-v диаграмма дает наиболее наглядное представление о принципе действия компрессоров объемного действия. Эта диаграмма показана на рис. 2.2а, б.
В отличие от компрессоров объемного действия физическим смыслом на термодинамических диаграммах обладает только процесс сжатия 1-2. А площади, ограниченные кривой 1-2 и осями абсцисс и ординат в P-v диаграмме, соответствуют соответственно работе на сжатие () и работе на сжатие и перемещение (). Для компрессорных машин динамического действия работу сжатия нельзя выделит отдельно, поскольку процессы сжатия и перемещения протекают одновременно с затратой работы lп.

Обычно процессы сжатия газов могут осуществляться в любой области правее и выше правой пограничной кривой линии насыщения. При этом, в зависимости от того, в какой области диаграммы сжимается газ, он может подчиняться законам либо совершенного газа, либо реального.

а) б)

Рис. 2.2. Р-v диаграмма и процесс сжатия в ней

 

 

T-S диаграмма более наглядно дает представление о процессах сжатия в компрессорах динамического действия, поскольку кроме работы, по ней можно судить о количестве подведенного и отведенного тепла. Основные свойства T-S диаграммы (рис. 2.3) [9]:

a) площадь, ограниченная линией политропического процесса, осью абсцисс (Т =0) и ординатами, проходящими через крайние точки политропы эквивалентна количеству подведенной (q >0) или отведенной (q <0) теплоты,
т. к. ;

b) площадь, ограниченная изобарой, осью абсцисс и ординатами, проходящими через крайние точки изобары, эквивалентна разности энтальпий между этими точками, т. к. dq = di-vdP и при P = const, dq = di;

c) для процесса без подвода тепла (dq =0) dS = dq/T =0. Если dq >0, то dS >0; если dq <0, то dS <0.

Рассмотрим изображение работы сжатия и перемещения газа на диаграммах P-v и T-S при различных процессах (рис. 2.4) – политропном без охлаждения, политропном с охлаждением, изоэнтропном, изотермном.

 

 

а) б)

Рис. 2.3. Т-S диаграмма и процесс сжатия в ней

 

 

а) б)

Рис. 2.4. Процессы сжатия в Р-v и T-S диаграммах

 

 

Определим работу на сжатие и перемещение газа в турбокомпрессоре для различных процессов изменения состояния газа от точки 1 до точки 2. Воспользуемся уравнениями сохранения энергии (2.12) и Бернулли (2.21), причем для простоты будем считать, что приращение кинетической энергии в конце сжатия отсутствует, т.е. С 1= С 2 и СdС =0. Такое допущение является правомерным, если в качестве начальной 1 и конечной 2 точек выбраны сечения проточной части стационарного компрессора, расположенные во всасывающем и нагнетательном патрубках, либо на входе и выходе из ступени или секции.

, отсюда выразим dl=vdP,

получим

, (2.28)

где – изменение энтальпии;

– изменение количества теплоты (внешний теплообмен + тепло от трения, ).

Проинтегрировав уравнение , взяв величину v из уравнения процесса , получаем формулы для полезной (эффективной) работы:

- политропный процесс

, (2.29)

где π;= P 2/ P 1 – отношение давлений;

- адиабатный процесс (n = k)

; (2.30)

- изотермный процесс (n =1)

. (2.31)

Ранее были получены уравнения (2.21) и (2.28), с учетом допущений они выглядят:

,

.

Рассмотрим на T-S - диаграмме эти процессы и определим площади, соответствующие полезным работам (рис. 2.5):

- Изоэнтропный процесс (кривая 1-2¢, n = k, qвн =0, qr =0).

Поскольку dq =0,

;

,

т.е. в изоэнтропном процессе вся энергия, сообщаемая газу равна приращению энтальпии и идет на работу сжатия и перемещения, она пропорциональна площади 2¢2¢¢¢352¢.

 

  Рис. 2.5. К определению полезной работы для различных процессов сжатия

 

 

- Политропный процесс без охлаждения (кривая 1-2, n > k, qвн =0, qr >0).

Тело, подведенное к газу от трения qr = q 1-2,

;

,

где Δl – дополнительная работа, обусловленная повышением температуры газа за счет возвращенной теплоты трения.

При увеличении температуры газа (Т 2 >T 1) за счет подвода теплоты от тренияв политропном процессе, удельный объем газа также увеличивается (v 2> v 1), что приводит к затратам дополнительной работы Dl на перемещение большего объема газа.

- Политропный процесс с охлаждением (кривая 1-2¢¢, 1< n < k, qвн <0, qr >0).

,

где теплота q 1-2`<0, т.к. S 2¢¢< S 1.

Если принять, что потери на трение такие же, как и в процессе без охлаждения, то с учетом принятого правила знаков определим теплоту, отводимую от газа:

,

,

она также отрицательна (qвн <0).

.

- Изотермный процесс (кривая 1-2¢¢¢, n =1, Т 2= Т 1).

, поэтому

.

В этом процессе от газа отводится вся теплота трения плюс количество теплоты, равное подведенной к газу работе

.

На основании анализа процессов сжатия в диаграмме T-S можно сформулировать следующие выводы.

1. Потери энергии неблагоприятно сказываются на работе компрессорной машины по двум причинам. Во-первых, необходимо затрачивать дополнительную работу lr (пл. 12651); во-вторых, работа lr превращается в тепло qr и передается газу. Газ при этом нагревается и его объем увеличивается, поэтому необходимо затрачивать дополнительную работу Dl.

2. Пренебрежение изменением кинетической энергии не является обязательным. Оно может быть отображено на T-S диаграмме введением параметров торможения Р* и Т* (рис. 2.6):

и .

В этом случае полезная работа будет определяться площадями под изобарой

.

3. Еще проще определять работу и напоры на i-S диаграмме, там им соответствуют отрезки прямых, а не площади (рис. 2.7).

   
Рис. 2.6. Учет кинетической энергии на T-S диаграмме Рис. 2.7. Работы сжатия в i-S диаграмме






Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 4797. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...


Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...


Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...


Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Общая и профессиональная культура педагога: сущность, специфика, взаимосвязь Педагогическая культура- часть общечеловеческих культуры, в которой запечатлил духовные и материальные ценности образования и воспитания, осуществляя образовательно-воспитательный процесс...

Устройство рабочих органов мясорубки Независимо от марки мясорубки и её технических характеристик, все они имеют принципиально одинаковые устройства...

Ведение учета результатов боевой подготовки в роте и во взводе Содержание журнала учета боевой подготовки во взводе. Учет результатов боевой подготовки - есть отражение количественных и качественных показателей выполнения планов подготовки соединений...

Принципы резекции желудка по типу Бильрот 1, Бильрот 2; операция Гофмейстера-Финстерера. Гастрэктомия Резекция желудка – удаление части желудка: а) дистальная – удаляют 2/3 желудка б) проксимальная – удаляют 95% желудка. Показания...

Ваготомия. Дренирующие операции Ваготомия – денервация зон желудка, секретирующих соляную кислоту, путем пересечения блуждающих нервов или их ветвей...

Билиодигестивные анастомозы Показания для наложения билиодигестивных анастомозов: 1. нарушения проходимости терминального отдела холедоха при доброкачественной патологии (стенозы и стриктуры холедоха) 2. опухоли большого дуоденального сосочка...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия