Контрольная работа по «Теплотехника»

Контрольная работа

по дисциплине «Теплотехника»

Проверил :

Дата проверки работы ________

Оценка: _____________________

Подпись_____________________

.

Санкт-Петербург

2016

Часть 1. ТЕРМОДИНАМИКА

Задание № 1 . Термодинамический расчет многоступенчатого поршневого

Компрессора

Поршневой z-ступенчатый компрессор зарядной станции производительностью G, , наполняя баллоны, сжимает газ по политропе с показателем nдо давления Pк, МПа. Начальные параметры газа P0, кПа, и t0, °С. Считать значения степеней сжатия для всех ступеней компрессора одинаковыми и, кроме того, после каждой ступени происходит охлаждение газа в холодильнике до начальной температуры t0. Вода в холодильнике нагревается на Δtв(теплоемкость воды Cр= 4190 ).[pic 1][pic 2]

Требуется определить:

• степень сжатия в каждой ступени;
• температуру, давление и удельный объем газа в каждой ступени сжатия;
• теоретическую (без учета потерь и влияния «мертвого» объема цилиндров) мощность, потребляемую компрессором;
• расход охлаждающей воды в холодильнике.

Расчет

1. Исходные данные для расчета:

производительность компрессора G = 10×10-3кг/c;

начальная температура газа t0 = 80C;

начальное давление газа P0 = 90кПа;

давление газа после сжатия в компрессоре Pz = 9000кПа;

вид сжимаемого газа – O2;

количество ступеней компрессора z = 5;

показатель политропыn = 1.22;

нагрев воды в холодильнике Δtв= 130С.

1. Величина степени сжатия в одной ступени определяется по формуле:

[pic 3]

1. Давление газа на выходе i-ойступени рассчитывается по формуле:

[pic 4]

где P1и P2 – соответственно давления газа на входе и выходе i-ой ступени, кПа

1. Температура газа на выходе i-ой ступени до поступления его в теплообменник определяется по формуле:

[pic 5]

где T1и T2 – соответственно температуры газа на входе и выходе i-ой ступени, К.Температура газа на входе каждой ступени компрессора T1 = 273+8 = 281 (K)

1. Удельный объем газа на входе i-ой ступени:

[pic 6]

где R=8.314 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная;μ=32·10-3кг/моль– молярная масса газа С2H2.

1. Удельный объем газа на выходе i-ой ступени:

[pic 7]

1. Величина работы, необходимая для сжатия 1 кг газа в одной ступени, определяется из соотношения:

[pic 8]

Величина работы одинакова для всех ступеней компрессора:

[pic 9]

1. Величина теоретической мощности, потребляемой компрессором:

[pic 10]

1. Изобарная теплоемкость рабочегогаза (O2), состоящего из двухатомных молекул:

[pic 11]

1. Необходимая мощность холодильника каждой ступени компрессора:

[pic 12]

1.  Расход охлаждающей воды в холодильнике определяется из формулы:

[pic 13]

 где Сp= 4190 Дж/(кг·K) –удельная теплоемкость воды.

Результаты термодинамического расчета многоступенчатого поршневого компрессора представлены в таблицах 1, 2.

                                                                                                       Таблица 1