Одноступенчатый поршневой компрессор

Ответ: AN = Naд — Nиз = 35,3 — 27 = 8,3 кВт.

Задача 6.8. Одноступенчатый поршневой компрессор с массовой подачей М=0,21 кг/с сжимает воздух до давления р2 — 8 * 105 Па. Определить эффективную мощность привода компрессора, если параметры всасывания р1 =

— 1 * 105 Па и t1 = 20 °C и эффективный изотермический к. п. д. компрессора зе. из = 0,68.

Ответ: Ne = 54,1 кВт.

Задача 6.9. Одноцилиндровый одноступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления р1 = 1 * 105 Па до р2=7 * 105 Па. Определить эффективную мощность привода компрессора и необходимую мощность электродвигателя с запасом 10% на перегрузку, если диаметр цилиндра D = 0,3 м, ход поршня S = 0,3 м, частота вращения вала п — 12 об/с, относительный объем вредного пространства у = 0,05,показатель политропы расширения остающегося во вредном объеме газа т = 1,3, коэффициент, учитывающий уменьшение давления газа при всасывании, зр = 0,94 и эффективный адиабатный к. п. д. компрессора зе. ад = 0,75.

Решение: Степень повышения давления определяем по формуле (6.2):

л = p2/p1 = 7 * 105/1 * 105 = 7.

Объемный к. п. д. компрессора — по формуле (6.1):

зоб = 1 — у (л1/m — 1) = 1 — 0,05 (71/1,3 — 1) = 0,827.

з v =зоб зр = 0,827−0,94 = 0,777.

Теоретическую подачу компрессора — по формуле (6.4):

VT = (рD2/4)Sn = (3,14 * 0,32/4)0,3 * 12 = 0,254 м3/с.

Действительную подачу компрессора — из формулы (6.3):

V= VTзv = 0,254 * 0,777 = 0,197 м3/с.

Теоретическую мощность привода компрессора при адиа* батном сжатии — по формуле:

Nад = [k/(k — 1)] (p1 V/103)(л (k-1)/k — 1) = [1,4/(1,4 — 1)] (1 * 105 * 0,197/103) (7(1,4−1)/1,4— 1) = 51 кВт.

Эффективную мощность привода компрессора — по формуле (6.14):

Nад / зе, ад = 51/0,75 = 68 кВт.

Необходимая мощность электродвигателя с 10%-ным запасом перегрузки.

Nэд = 1,1 * 68 = 74,8 кВт.

Задача 6.10. Двухцилиндровый одноступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления p1= 1 * 105 Па до р2 = 6 * 105 Па. Определить эффективную мощность привода компрессора, если диаметр цилиндра D = 0,2 м, ход поршня S = 0,22 м, частота вращения вала n = 440 об/мин, коэффициент подачи компрессора зv= 0,82 и эффективный изотермический к. п. д. компрессора.

зе, ад = 0,72.

Ответ: Ne = 20,3 кВт.

Задача 6.11. Двухцилиндровый двухступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления р1 = 1 * 105 Па до p2 = 13 * 105 Па. Определить действительную подачу компрессора, если диаметр цилиндра D = 0,3 м, ход поршня S = 0,2 м, частота вращения вала n = 14 об/с, относительный объем вредного пространства у = 0,05, показатель политропы расширения остающегося во вредном объеме газа т = 1,25, коэффициент, учитывающий потери давления между ступенями, ш = 1,1 и коэффициент, учитывающий уменьшение давления газа при всасывании, зр = 0,94.

Решение: Степень повышения давления в каждой ступени определяем по формуле (6.18):

,

Объемный к. п. д. — по формуле (6.1):

зоб = 1 — у ( 1/m — 1) = 1 — 0,05(3,91/1.25— 1) = 0,901.

Коэффициент подачи — по формуле (6.5):

зV = зоб зp = 0,901 * 0,94 = 0,847.

Теоретическую подачу ступени компрессора — по формуле (6.4):

VT = (рD2/4)Sn = (3,14 * 0,32/4)0,2 * 14 = 0,198 м3/с.

Действительную подачу компрессора — из формулы (6.3):

V = 2V VT зV = 2 * 0,198 * 0,847 = 0,335 м3/с.

Задача 6.12. Определить, на сколько процентов уменьшится мощность, потребляемая поршневым компрессором, адиабатно сжимающим воздух от давления р1 = 1 * 105 Па до р2 — 8 * 105Па, при переходе от одноступенчатого к двухступенчатому сжатию.

Ответ: На 14,7%.

Задача 6.13. Двухступенчатый компрессор с подачей.

V= 0,2 м3/с сжимает воздух от давления р1= 1 * 105 Па до р2= 30 * 105 Па. Определить эффективную мощность привода компрессора, если эффективный адиабатный к. п. д. компрессора зе. ад = 0,69 и коэффициент, учитывающий потери давления между ступенями, ш = 1,1.

Ответ: Ne=136 кВт.

Задача 6.14. Трехступенчатый компрессор с массовой подачей М = 0,238 кг/с сжимает воздух от давления р2= 112,5 * 105 Па. Определить эффективную мощность привода компрессора, если параметры всасывания воздуха p1 = 0,9 * 105 Па и t1= 17 °C, коэффициент, учитывающий потери давления между ступенями, яр = 1,11, механический к. п. д. компрессора ш= 0,94 и изотермический к. п. д. компрессора.

зиз = 0,7.

Ответ: Ne = 156 кВт.

Задача 6.15. Определить индикаторную мощность двухцилиндрового двухступенчатого компрессора с диаметрами цилиндра D1 =0,35 mиD2= 0,2 м и ходом поршней S = 0,2 м, если частота вращения вала п = 12 об/с, среднее индикаторное давление для первой ступени pi2 = 1,2 * 105 Па и второй — pi2 = 3,4 * 105 Па.

Ответ: Ni = 53,3 кВт.

Задача 6.16. Определить эффективную мощность трехцилиндрового двухступенчатого компрессора с диаметрами цилиндров D1= 0,2 м и D2= 0,15 м и ходом поршней S = 0,15 м, если частота вращения вала п = 840 об/мин, механический к. п. д. компрессора n = 0,87, среднее индикаторное давление для первой ступени рi1 = 1,7 * 105 Па и второй — pi2 = 3,5 * 105 Па.

Решение: Индикаторную мощность цилиндра первой ступени сжатия N i1 и второй —Ni2 определяем по формуле (6.16):

N i1 = pi2Vh1n/103 = р/ (103 * 4) = 1,7 * 105 X 3,14 * 0,22 * 0,15 * 14/(1000 * 4) = 11,2 кВт;

Ni2= pi2 pi2Vh2n//103 = pi2р/(103 * 4) = 3,5 * 105 X 3.14 * 0,152 * 0,15 * 14/(1000 * 4) = 13 кВт.

Индикаторная мощность компрессора.

Ni = N i1+ Ni2 = 2 * 11,2 + 13 = 35,4 кВт.

Эффективную мощность компрессора определяем по формуле (6.17):

Ne = N i1 /зм= 35,4/0,87 = 40,7 кВт.

Задача 6.17. Определить среднее индикаторное давление в ступенях двухцилиндрового двухступенчатого компрессора с диаметрами цилиндров D1 = 0,3 м и D2 = 0,18 м и ходом поршней S = 0,15 м, если частота вращения вала п = 13 об/с, индикаторная мощность цилиндра первой ступени N i1 = 25 кВт и второй — Ni2 = 26 кВт.

Ответ: pi1= 1,82 * 105 Па; pi2 = 5,24 * 105 Па.

Задача 6.18. Определить механический к. п. д. двухцилиндрового двухступенчатого компрессора с диаметрами цилиндров D1 = 0,198 м и D2 = 0,155 м и ходом поршней S = 0,145 м, если частота вращения вала п = 900 об/мин, эффективная мощность Ne = 28,4 кВт, среднее индикаторное давление для первой ступени p1= 1,7 * 105 Па и второй — pi2 = 3,3 * 105 Па.

Ответ: зм = 0,88.

Задача 6.19. Компрессор всасывает воздух лри давлении p1 = 1 * 105 Па и температуре t1 = 20 °C и сжимает его изотермически до давления р2= 10 * 105 Па. Определить эффективный изотермический к. п. д. компрессора, если эффективная мощность привода компрессора Ne = 57,6 кВт и массовая подача компрессора М = 0,2 кг/с.

Ответ: зе. из = 0,67.

Задача 6.20. Определить теоретическую и действительную подачи одноступенчатого пластинчатого ротационного компрессора, если внутренний диаметр корпуса D = 0,25 м, диаметр ротора d = 0,22 м, длина роторов l = 0,45 м, число пластин z = 15, толщина пластин д = 0,002 м, эксцентриситет е = 0,015 м, окружная скорость вращения вала и = = 14,5 м/с и коэффициент подачи компрессора зV = 0,75.

Ответ: VT = 0,214 м3/с; V = 0,16 м3/с.

Задача 6.21. Двухступенчатый пластинчатый ротационный компрессор с подачей V = 1,67 м3/с сжимает воздух от давления p1 = 1 * 105 Па до р2 = 9 * 105 Па. Определить эффективную мощность привода компрессора, если степень повышения давления в обеих ступенях одинаковая при полном промежуточном охлаждении воздуха. Эффективный изотермический к. п. д. компрессора зе. из = 0,7.

Задача 6.22. Одноступенчатый центробежный компрессор с массовой подачей М = 10 кг/с сжимает фреоновый пар от давления р1= 1,6* 105 Па до р2 = 8,26 * 105 Па. Определить эффективную мощность привода компрессора, если энтальпия пара у входа на лопатки колеса ступени i1= 570 кДж/кг. энтальпия пара в конце адиабатного сжатия в компрессоре i2 = 600 кДж/кг, показатель адиабаты фреона-12.

k = 1,14, политропный к. п. д. компрессора зпол = 0,78 и механический к. п. д. компрессора зм = 0,95.

Решение: Степень повышения давления определяем по формуле (6.2):

л= р2/ р1 =8, 26 * 105/(1,6 * 105) = 5,16.

Адиабатный к. п. д. компрессора — по формуле (6.21):

зад=л (k-1)/k — 1)/(=.

(5,16(1,14−1)/1,14 —1)/(5,16 (1,14−1)/(1,14*0,78—1) = 0,75.

Эффективную мощность привода компрессора — по формуле:

Nе= М (i2 — i1)/(задзм) = 10 (600 — 570)/0,75 X 0,95 = 421 кВт.