Учебные: Сформировать представление об основах работы компрессорных и холодильных машин; дать термодинамический анализ работы компрессионной и холодильной установок.
Воспитательные: Воспитывать стремление к углубленному изучению предмета; прививать убежденность в практической значимости получаемых в лекционном курсе знаний.
Развивающие: Развивать способность творчески воспринимать и конспектировать предоставляемый материал; развивать навыки самостоятельной аналитической работы, умение выделять главное, проводить сопоставление и обобщение.
Метод проведения: лекция
Время занятия: 80 минут
Место проведения: аудитория
Материальное обеспечение: раздаточный материал с представлением основных соотношений и графиков
1. Теплотехника: Учебник для вузов / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт и др.; под ред. А.П. Баскакова. 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1991. 224 с.
2. Техническая термодинамика: Учебное пособие / В.Н.Королёв, Е.М.Толмачёв. Екатеринбург: УГТУ, 2001. 180 с.
Видео:Тепловой насос: устройство и принцип работыСкачать
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. Введение к части 2. Прикладные вопросы термодинамики.
2. Назначение и типы компрессоров.
3. Термодинамический анализ работы компрессора.
4. Многоступенчатый компрессор.
6. Цикл воздушной холодильной установки.
7. Цикл парокомпрессионной холодильной установки.
ЧАСТЬ 2. Прикладные вопросы термодинамики
Используя теоретический материал, изложенный в первой части курса, рассмотрим термодинамические основы работы компрессорных машин, а также циклы тепловых двигателей и холодильных установок.
Система коэффициентов полезного действия, характеризующих экономичность работы теплосиловых установок. Степень совершенства преобразования теплоты в работу в цикле теплового двигателя характеризуется термическим КПД (ht), который оценивается отношением максимально возможной полезной работы , полученной в цикле, к подведенной теплоте q1: Термический КПД не учитывает потери, которые имеют место при преобразовании теплоты в полезную работу. Необратимость тепловых процессов внутри теплового двигателя приводит к тому, что действительная полезная работа получается меньше теоретической. Отношение действительной работы , полученной в цикле, к подведённой теплоте называется эффективным КПД .
Видео:15. Основы теплотехники. Струйные аппараты. Эжектирование газов. Эжектор и инжектор.Скачать
Отношение действительной работы, полученной в цикле, к теоретической называется внутренним относительным КПД .
Часть работы тратится на механические потери в различных элементах теплового двигателя. Величина этих затрат характеризуется механическим КПД hм, который определяет отношение работы, передаваемой на привод электрогенератора (если цель установки – выработка электроэнергии) или иной привод, к работе :
Отношение к количеству подведенной теплоты в цикле называется эффективным КПД теплового двигателя: . Для того, чтобы получить эффективный КПД всей теплосиловой установки, необходимо учесть потери энергии в других узлах установки, например в электрогенераторе, паропроводе, парогенераторе и т.д.
Среднеинтегральная температура. Количество теплоты в обратимом процессе определяется площадью под кривой процесса на диаграмме T – S, которая, в свою очередь, может быть вычислена как площадь равновеликого прямоугольника, т.е.
где T ср – среднеинтегральная температура процесса, представляющая собой на диаграмме T – S (рис. 2.3) среднюю высоту площади, ограниченной кривой процесса и осью энтропии. Эта площадь эквивалентна теплоте процесса, а основание есть изменение энтропии.
Читайте также: Заглушки для реле давления компрессора
Среднеинтегральная температура является удобной величиной при термодинамическом анализе циклов тепловых двигателей.
Тема 7. КОМПРЕССОРНЫЕ МАШИНЫ (10)
Назначение и типы компрессоров
Компрессорами называются машины, предназначенные для сжатия газов и паров. Они широко применяются во всех областях техники.
Видео:9. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕРМОДИНАМИКА КОМПРЕССОРОВ. Работа компрессора. Вредный объём.Скачать
По принципу действия различают компрессоры объёмные и лопаточные. В объёмных компрессорах рабочее тело сжимается за счёт сближения ограничивающих стенок. В лопаточных компрессорах рабочему телу вращающимся ротором сообщается значительная кинетическая энергия, которая затем в диффузоре преобразуется в потенциальную энергию. В обоих случаях давление в конце сжатия повышается.
Машины, создающие давление до 0.1 бар, называются вентиляторами, от 0.1 до 3 бар – воздуходувками или газодувками.
Объёмные компрессоры подразделяются на поршневые и ротационные, а лопаточные – на центробежные и осевые. Производительность поршневых и ротационных компрессоров, выпускаемых промышленностью, не превышает 300 м 3 /мин, центробежных – 4000 м 3 /мин, производительность осевых компрессоров достигает 15000 м 3 /мин и более. Степень повышения давления х = p2/p1 у поршневых компрессоров 2.5…1000, ротационных – 3…12, лопаточных – не более 20.
Поршневые компрессоры простейшей конструкции представляют собой цилиндр 1 (рис. 7.1), в котором совершает возвратно-поступательное движение поршень 2 с помощью кривошипно-шатунного механизма 3, приводящегося в действие двигателем. При движении поршня вправо открывается всасывающий клапан 4. Давление p1 рабочего тела, поступающего в цилиндр, из-за сопротивления всасывающего трубопровода и клапана несколько меньше давления среды, из которой происходит всасывание. Вследствие наличия в любом реальном компрессоре вредного пространства процесс всасывания 4 – 1 начинается в точке 4. Процесс сжатия 1–2, осуществляемый при перемещении поршня из крайнего правого положения в левое, сопровождается теплообменом между рабочим телом и стенками цилиндра, так как в начале сжатия температура рабочего тела меньше температуры стенок, а затем по мере сжатия температура его растёт и с некоторого момента начинает превышать температуру стенок. В силу сопротивления нагнетательного клапана 5 (рис. 7.1) он откроется при давлении выше давления p2 среды (рис. 7.2), куда происходит нагнетание. Процесс нагнетания изобразится линией 2–3. От точки 3 рабочее тело, оставшееся во вредном пространстве, расширяется (процесс 3–4).
Ротационные компрессоры по характеру рабочего процесса близки к поршневым и являются наиболее распространенными. В них воздух сжимается в отдельных камерах переменного объёма, образуемых пластинами 1 (рис. 7.3), скользящими в пазах ротора 2 и прижимающимися под действием центробежной силы к стенкам корпуса 3. Ротор и корпус расположены эксцентрично, поэтому при перемещении камер снизу вверх объем их возрастает, а затем уменьшается. Воздух поступает через всасывающий патрубок 4, сжимается за счёт сближения ограничивающих стенок и нагнетается в нагнетательный трубопровод 5.
7.2. Термодинамический анализ работы компрессора
Несмотря на существенные конструктивные различия между компрессорами разных типов, сущность термодинамического анализа их одинакова, так как в любом компрессоре осуществляется процесс политропного сжатия рабочего тела.
Читайте также: Компрессор для шин airline s 16g
Вообще, процесс сжатия газа в компрессоре в зависимости от условий теплообмена между рабочим телом и стенками цилиндра может осуществляться по изотерме 1–2 (рис. 7.4), адиабате 1–2¢ и политропе 1–2². Работа, затрачиваемая на сжатие, в этих процессах будет различная. Сжатие по изотерме позволяет затратить наименьшую работу, которая графически изобразится площадью 1-2-3-0-1. Вся энергия в этом случае, подводимая в форме работы, отводится в виде теплоты.
Сжатие по адиабате требует наибольшей затраты работы (графически работа равна площади 1-2¢-3-0-1). При этом вся энергия, подводимая в виде работы, идет на изменение энтальпии. Так как осуществить изотермически сжатие газа практически невозможно из-за того, что теплоту, выделяющуюся в процессе сжатия, полностью отвести нельзя, а в процессе адиабатного сжатия затрачивается наибольшая работа, то в технике процессы сжатия в компрессорах осуществляются по политропе. Причём, чтобы уменьшить работу сжатия, процесс сжатия приближают к изотермическому, для этого отводят от сжимаемого газа теплоту путём охлаждения рубашки цилиндра водой. У компрессоров малой мощности стенки делаются ребристыми. Обдув ребер воздухом повышает интенсивность охлаждения.
Видео:Тепловой насос для загородного дома. | Эффективность теплового насоса. | Тепловой насос отзывы !!!Скачать
Определим работу, затрачиваемую на привод компрессора. При изотермическом сжатии полезная внешняя работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг газа, определится по формуле
Тогда мощность N, затрачиваемая на сжатие G кг/с газа, определится следующим образом:
Для осуществления изотермического сжатия необходимо отвести теплоту в количестве
При осуществлении адиабатного сжатия (без подвода и отвода теплоты) работа на привод компрессора определится следующим образом:
В процессе политропного сжатия будет затрачена работа
При этом количество теплоты, полученное в процессе сжатия, определится по формулам
Работа компрессора
Здравствуйте! Для получения сжатого воздуха и других газов применяют специальные машины, называемые компрессорами. Рассмотрим работу поршневого компрессора, цикл которого изображен на рис. 1.
В процессе 0—1 всасывающий клапан компрессора открыт и вследствие движения поршня в цилиндр засасывается воздух, причем в идеальном компрессоре поршень перемещается без трения о стенки цилиндра. Воздух поступает в цилиндр под давлением окружающей среды, поэтому работа в изобарном процессе 0—1 совершается окружающей средой. В этом процессе масса газа в цилиндре изменяется, однако при термодинамическом анализе цикла это не учитывается, так как работа в процессе 0—1 равна работе в эквивалентном изобарном процессе 0—1 с постоянной массой газа.
Процесс 1—2 соответствует адиабатному сжатию газа в цилиндре за счет механической энергии, затрачиваемой на привод компрессора. В точке 2 открывается выпускной клапан, и сжатый воздух при постоянном давлении р2 удаляется из цилиндра. В процессе 2—3 масса воздуха изменяется, однако, как и процесс 0—1, его можно считать изобарным процессом при постоянном количестве воздуха. В точке 3 закрывается выпускной клапан и открывается всасывающий, в результате чего давление воздуха на поршень падает до атмосферного давления р1 и затем описанный процесс снова повторяется.
Видео:Тепловые насосы - описание и фиаскоСкачать
В процессах 1—2 и 2—3 механическая энергия подводится от двигателя, а при изобарном расширении 0—1 работу совершает окружающая среда. Работа, совершаемая двигателем, на pυ — диаграмме эквивалентна разности площадей, ограниченных кривыми этих процессов, и соответствует площади цикла 0—1— 2—3—0.
Анализ цикла компрессора показывает, что работа на привод компрессора будет тем меньше, чем более полого расположена кривая процесса сжатия 1—2. Наиболее пологой (практически осуществимой) кривой сжатия является изотерма, так как нагревающийся при сжатии газ можно охлаждать лишь за счет теплообмена с окружающей средой, поэтому наиболее экономичным циклом является цикл компрессора с изотермическим сжатием 1—2′. Поскольку сжатие по изотерме необходимо производить достаточно медленно, чтобы при этом успеть отвести от газа теплоту, то такое сжатие на практике не применяют. Обычно в компрессорах применяется одно- или многоступенчатое адиабатное сжатие.
Работу для привода компрессора при одноступенчатом сжатии можно определить как алгебраическую сумму работ в изобарных процессах 0—1 и 2—3; l0-1=p1υ1 и l2-3= -р2υ2, где υ1 и υ2 — удельные объемы соответственно в точках 1 и 2, а также работы l в адиабатном процессе 1—2.
После преобразований получим:
При одноступенчатом адиабатном сжатии, кроме увеличения расхода энергии, с ростом конечного давления р2 значительно возрастает температура в конце сжатия, что недопустимо вследствие взрывоопасности сжимаемого газа, который содержит пары масла, поэтому при адиабатном сжатии конечное давление обычно не превышает 0,8—1 МПа. Чтобы избежать недостатков, присущих адиабатному сжатию в одноступенчатых компрессорах, применяют многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением газа после каждой ступени.
Теоретический цикл многоступенчатого компрессора представлен на рис. 2. Процесс 1—8 соответствует адиабатному сжатию, а процесс 1—7—изотермическому сжатию. В первой ступени компрессора происходит сжатие по адиабате 1—2, затем воздух поступает в охладитель, где происходит изобарный отвод теплоты в процессе 2—3. В двух последующих ступенях также происходит адиабатное сжатие (процессы 3—4 и 5—6). Изобара 4—5 соответствует охлаждению воздуха после второй ступени.
Конечное состояние воздуха определяется точкой 6. Как следует из pυ — диаграммы, многоступенчатый компрессор по экономичности занимает промежуточное положение между компрессорами с адиабатным и изотермическим сжатием. Экономичность его возрастает с увеличением числа ступеней. В пределе, когда число ступеней очень велико, многоступенчатый процесс сжатия приближается к изотермическому процессу 1—7.
В настоящее время применяются компрессоры, в которых газу сообщается кинетическая энергия с помощью вращающихся лопаток, например центробежные компрессоры. Давление газа при этом повышается за счет уменьшения его кинетической энергии. Сказанное выше о преимуществах изотермического и многоступенчатого сжатия в равной мере относится и к установкам этого типа. Исп. литература: 1) Теплотехника, под редакцией А.П.Баскакова, Москва, Энергоиздат, 1982. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,»Вышейшая школа», 1976.
Видео:Принцип работы геотермальных тепловых насосовСкачать
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
💥 Видео
Так отапливается Европа и Китай БЕЗ ГАЗА! Этот способ захватывает Россию. Тепловой насос грунт-вода.Скачать
🔥Геотермальное отопление дома: ✅ПЛЮСЫ ❌МИНУСЫ💲СТОИМОСТЬ. Тепловой насос: устройство, принцип работы.Скачать
Тепловой насос воздух-вода. 3 основных правилаСкачать
Как работает центробежный насос? Основные типы конструкций центробежных насосовСкачать
Теперь ты знаешь! Сможет ли Тепловой Насос Воздух-Воздух мощностью 10 кВт обогревать дом 100 м²Скачать
Отопление дома воздушный тепловой насос (воздух-вода).Скачать
11. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ПОЛУЧЕНИЕ ХОЛОДА. ЦИКЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН. Устройство холодильникаСкачать
Сажа загорелась в дымовой трубе.Скачать
На какой скорости должен работать циркуляционный насос отопленияСкачать
Котика ударило током, 10 т. ВольтСкачать
Как работают циркуляционные насосы IMP Pumps для систем отопления и водоснабжения?Скачать
⚠️ КАК РАБОТАЕТ КОМПРЕССОР ⚠️ для ХОЛОДИЛЬНИКА ❄️Скачать
опрессовка системы отопления воздухом с помощью компрессораСкачать
Компрессор 2 цилиндровый в роботеСкачать
