Вопросы по компрессорам. Для студента Довлатова
 Скачать 37.55 Kb.
|
|
Для студента Довлатова 1) Дайте определение объемной и массовой производительности компрессора. Как они меняются при прохождении газа через проточную часть компрессора? 2) С какой целью применяется промежуточный охладитель газа между ступенями? 3) Приведите физический смысл энтальпии газа. Как она изменяется в ходе сжатия газа и почему? 4) За счёт какой энергии происходит сжатие и перемещение газа в компрессоре? Как и почему изменяются параметры газа при сжатии? 1) Дайте определение объемной и массовой производительности компрессора. Как они меняются при прохождении газа через проточную часть компрессора? Производительность компрессора — это параметр, который определяет, какой объем воздуха/газа он может сжать в единицу времени. Производительность компрессора принято измерять в «единицах объема за единицу времени», т.е. в л/мин, м3/мин, м3/ч и т.д. Но все мы знаем, что воздух меняет свой объем при изменении температуры и давления. 2) С какой целью применяется промежуточный охладитель газа между ступенями? Работу цикла можно увеличить за счет уменьшения работы сжатия в компрессоре. Для этой цели используется многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением. Применение многоступенчатых компрессоров с промежуточным охлаждением в газовых турбинах позволяет увеличить работу цикла за счет уменьшения работы сжатия. Однако термическая эффективность при этом не всегда возрастает, поскольку понижается температура воздуха, поступающего в камеру сгорания. Более низкая температура газа на входе в камеру сгорания может потребовать дополнительного подвода теплоты для обеспечения заданной температуры на входе в турбину. 3) Приведите физический смысл энтальпии газа. Как она изменяется в ходе сжатия газа и почему? Физический смысл энтальпии выясним на следующем примере. Рассмотрим расширенную систему, включающую газ в цилиндре и поршень с грузом общим весом G (рис. 1).  Рисунок 1 – Газ в цилиндре и поршень с грузом общим весом G Энергия этой системы складывается из внутренней энергии газа и потенциальной энергии поршня с грузом в поле внешних сил:  В условиях равновесия (  ) эту функцию можно выразить через параметры газа: Получаем, что  , т.е. энтальпию можно трактовать как энергию расширенной системы.Уравнение  в случае, когда единственным видом работы является работа расширения, с учетом очевидного соотношения  может быть записано в виде или  . Из этого соотношения следует, что если давление системы сохраняется неизменным, т. е. осуществляется изобарный процесс (dp=0), то   т. е. теплота, подведенная к системе при постоянном давлении, идет только на изменение энтальпии данной системы. Это выражение очень часто используется в расчетах, так как огромное количество процессов подвода теплоты в теплоэнергетике (в паровых котлах, камерах сгорания газовых турбин и реактивных двигателей, теплообменных аппаратах), а также целый ряд процессов химической технологии и многих других осуществляется при постоянном давлении. 4) За счёт какой энергии происходит сжатие и перемещение газа в компрессоре? Как и почему изменяются параметры газа при сжатии? Компрессоры представляют собой машины, предназначенные для сжатия и перемещения газов за счет механической энергии, подводимой от двигателя. Сжатие и перемещение газов в компрессорах происходит за счет того, что газ в рабочем пространстве поршневого компрессора сжимается под действием перемещающегося поршня. При сжатии газа наряду с изменением его объема и давления происходит изменение температуры, и одновременно часть выделяющегося тепла отводится в окружающую среду. Такой процесс сжатия называется политропическим. Физическое состояние порции газа, имеющей определенную массу (m) зависит от таких параметров как объем (V), давление (p) и температура (T). Если изменяется один из перечисленных параметров, изменениям подвергаются и все прочие параметры состояния. Например, при усилении сжатия (т.е. росте уровня давления), объем порции газа сокращается, а уровень температуры растет. Повышение температуры газа в процессе его сжатия происходит в результате того, что часть работы сжатия преобразуется в тепловую энергию. Законы изменения состояния газов описываются уравнением состояния газов:  Для отслеживания изменения того или иного состояния, можно установить в качестве постоянной величины один из параметров. Таким образом, будет возможно определить взаимозависимость других величин состояния. Заданный постоянный параметр определяет вид процесса: Изотермический процесс (постоянная температура); Изобарный процесс (постоянное давление); Изохорный процесс (постоянный объем); Адиабатический процесс (отсутствие теплообмена с окружающей средой); Политропический процесс (общий вид термодинамического процесса, протекающий в компрессорах в зависимости от внешних и внутренних условий с показателем политропы n=1,15 ÷ 1,80). Теория компрессорного процесса основана на термодинамике идеального газа, так как при работе компрессорных аппаратов осуществляется сжатие газа с изменением показателей его объема, температуры и давления:  |