Теоретические основы теплотехники - 62 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

дующее правило: при наличии фазовых переходов число независимых переменных П, которые можно
изменять произвольно, зависит от числа компонент K и числа фаз Ф следующим образом:
П = К – Ф + 2.
Для переходов в однокомпонентных системах (К = 1) при наличии двух фаз (Ф = 2) получаем П = 1,
т.е. только один из параметров p, v или Т для каждой фазы можно задавать произвольно, два других при
этом однозначно определяются значением заданного. При наличии всех трех фаз (Ф = 3) получаем П =
0, т.е. ни один из параметров нельзя задавать произвольно, поскольку все они связаны однозначно и
имеют единственные значения, соответствующие параметрам тройной точки.
1.7 ЦИКЛЫ РЕАЛЬНЫХ МАШИН И УСТАНОВОК
1.7.1 Циклы идеальных компрессоров
стройства, предназначенные для сжатия газов, называют компрессорами. Компрессоры бывают
поршневыми и осевыми (винтовые, ротационные, турбокомпрессоры и др.). В этих различных по
конструкции машинах осуществляются идентичные по сути процессы, поэтому знакомство с принци-
пом их работы и особенностями протекающих в них процессов удобно начинать с поршневых компрес-
соров.
Одноступенчатый компрессор представляет собой цилиндр 3 с поршнем 4, перемещаемым с помо-
щью кривошипно-шатунного механизма 5 (см. рис. 1.57). В крышке цилиндра устанавливаются автома-
тические впускной 1 и выпускной 2 клапаны. При движении поршня от верхней мертвой точки вниз в
цилиндре возникает разряжение, откры-
вается впускной клапан и происходит всасывание очередной порции газа с давлением р
1
в цилиндр. Как
только направление движения поршня меняется на противоположное, впускной клапан закрывается и
начинается сжатие газа. Когда давление газа в цилиндре достигнет определенной величины р
2
, открыва-
ется выпускной клапан, и сжатый газ выталкивается потребителю.
На рис. 1.58 приведена индикаторная диаграмма идеального компрессора, способного (в отличие от
реального случая) вытолкнуть весь сжатый в цилиндре газ. Здесь линия 1–2 изображает процесс сжатия
газа в цилиндре, линия 2–3 – выталкивание сжатого газа, а линия 4–1 – всасывание газа в цилиндр. От-
метим, что во время всасывания и выталкивания состояния газа не меняются (параметры р и Т газа ос-
таются неизменными), меняется лишь масса газа в цилиндре, т.е. происходит перемещение газа без из-
менения его внутренней энергии.
Работа на компрегирование одного килограмма газа l
к
определяется заштрихованной площадью ин-
дикаторной диаграммы. Количество ее зависит от характера процесса сжатия. Как это видно из рис. 1.55,
при адиабатном сжатии (линия 1–2
ад
) площадь диаграммы (а значит и работа l
к
) наибольшая. При изо-
термическом сжатии (линия 1–2
из
), наоборот, работа компрессора минимальна. Такое сжатие энергети-
чески наиболее выгодно. Поэтому цилиндр компрессора всегда интенсивно охлаждают или пото-
ком воздуха, или устраивая охлаждающую водяную рубашку. Однако добиться изотермичности сжатия
не удается, и в реальных компрессорах сжатие происходит по политропе с показателем n, причем 1 <
n < k (k – показатель адиабаты).
Величину l
к
определим как сумму соответствующих работ
l
к
= l
1-2
+ l
2-3
+ l
4-1
,
где составляющие рассчитываются по известным формулам:
)(
221121
1
1
vpvp
n
l −
−
=
−
;
l
2-3
= p
2
(v
3
– v
2
) = p
2
(0 – v
2
) = –p
2
v
2
; l
4-1
= p
1
(v
1
– v
4
) = p
1
(v
1
– 0) = p
1
v
1
.
У

Страницы