Kurs ishi fan bo'yicha: "Modellashtirish va avtomatlashtirish kimyo muhandisligi"

Kompressorda gazni siqish

Ikkita ideal kompressor (bitta va uch bosqichli) 60 kw kuchiga teng motorlar tomonidan boshqariladi. Har ikkala kompressor SO2 по политропеham n = 2 ko'rsatkichiga ega bo'lgan politrop orqali SO 1.2 gazini siqib chiqaradi. Gazning dastlabki parametrlari p1 = 1 bar va t1 = 298 K, yakuniy bosim pk = 30 bar. Uch bosqichli kompressorda bosqichlar orasidagi gaz dastlabki haroratga sovutiladi. Har bir kompressorning ish faoliyatini V boshlang'ich shartlari, температуру сжатия , tk siqish harorati va ajratilgan issiqlik miqdori bo'yicha aniqlang . Issiqlik quvvati doimiy qabul qilinadi.

Qaror.
Hisob - kitoblarni amalga oshirish uchun avval gazning doimiy, issiqlik quvvati va ish tanasining adyabati (gazlar aralashmasi) indeksini aniqlash kerak.
Oltingugurt oksidi(IV) ning o'ziga xos gazini hisoblang:


.

Muayyan issiqlik quvvatini doimiy hajmda hisoblang:

.

Biz doimiy bosim ostida o'ziga xos issiqlikni hisoblaymiz:

.

Adiabat indeksini hisoblang:

.

Bir bosqichli siqish bilan.

Bir bosqichli siqilish bilan ishlaydigan diagrammada 1-2 liniyasi siqishni jarayonidir (shakl. 2.1.).



1

uchun



30



1



0.023

0

v, m³/ kg

0.387

Shakl. 2.1 bir bosqichli siqish

Ideal gaz holatining tenglamasidan (pv=RT) 1 nuqtasida o'ziga xos hajmni aniqlang:

.

Politropik siqilish bilan kompressor haydovchisida ishlash quyidagicha aniqlanadi:

Kompressor haydovchisida ishlash sarflanadi, shuning uchun l salbiy.

Kompressor quvvati (nazariy)


.

Gaz iste'moli quyidagicha tavsiflanadi

.

Kompressor quvvatining formulasini (nazariy) gaz oqimining formulasini almashtiramiz:

.

Kompressorning ishlashini ifoda etamiz:

.
Gaz sarfini hisoblang:


.

Из соотношения, которое вытекает из уравнения Politropa va ideal gaz () tenglamasidan kelib chiqadigan nisbatdan ( ), biz so'nggi nuqta uchun o'ziga xos hajmni topamiz:

.

Isobar jarayon uchun bu nisbat to'g'ri:

.

Ushbu nisbatdan so'nggi nuqta uchun haroratni topamiz:

.

Politropik siqilish uchun o'ziga xos issiqlik nazariy miqdori quyidagicha:

Qiymat salbiy, chunki bu теплотаissiqlik gazdan chiqariladi.

Bir bosqichli siqish bilan ajratilgan issiqlik miqdori:


.
Uch bosqichli siqish bilan.
Ish jadvalida (shakl. 2.2) birinchi silindrda uch bosqichli siqish liniyasi 1-2 – politropik gazni siqish, chiziq 3-4-ikkinchi tsilindrda gazni siyosiy jihatdan siqish, chiziq 5-k - uchinchi tsilindrda gazni siyosiy jihatdan siqish, 3 va 5 nuqtalari 1–k izotermida yotadi.



Shakl. 2.2. Uch bosqichli siqish

Silindrlarning sonini tanlash orqali siz bosim gazini olishingiz mumkin, shunda siqilgan gaz harorati ruxsat etilgan qiymatdan oshmasligi допустимуюkerak. Bizning holatlarimizda uchta bor.

Odatda barcha tsilindrlarda bosim nisbati bir xil, ya'ni:

(bu bosim nisbati uch bosqichli kompressor haydovchisida minimal ishni ta'minlaydi).

Shuning uchun kompressorda uchta tsilindr bilan biz


.

Har bir silindrning kirish qismidagi harorat tengligi va barcha tsilindrlarda bosim munosabatlarining tengligi bilan biz silindrlarning har birida sarflangan ishlarning tengligini olamiz:

Ko'p bosqichli kompressor haydovchisida sarflangan barcha maxsus ish tengdir

.

Kompressor haydovchisida ishlash sarflanadi, shuning uchun l salbiy.

Kompressorning ishlashini topamiz:


.

Gaz sarfini hisoblang:

.

Из соотношения, которое вытекает из уравнения Politropa va ideal gaz () tenglamasidan kelib chiqadigan nisbatdan ( ), biz so'nggi nuqta uchun o'ziga xos hajmni topamiz:

.

Oxirgi nuqta uchun haroratni toping:

.

Kompressorning tsilindrlariga kiraverishda bir xil gaz haroratida va silindrlardan chiqadigan bir xil gaz haroratida siqishni paytida ajratilgan issiqlik miqdori bir-biriga tengdir:

.

Qiymat salbiy, chunki bu теплотаissiqlik gazdan chiqariladi.

Har bir isobar sovutish uchun ajratilgan issiqlik miqdori:


.

Qiymat salbiy, chunki bu теплотаissiqlik gazdan chiqariladi.

Uch bosqichli kompressorda o'ziga xos issiqlik miqdori quyidagicha:


.

Issiqlik miqdori:

.
Har ikkala kompressor uchun olingan parametrlar jadvalga tushiriladi:

Jadval 2.1 bir bosqichli va uch bosqichli siqishni parametrlari

Kompressor turi	tk, °C	Q1-k, kj /s	v, m2/ s
bir bosqichli	258.6	-15.459 0.131	uch
bosqichli	86.98	–44.89	0.16

Olingan natijalarni tahlil qilish.

Siqilgan gazning harorati bir bosqichli siqishni bilan uch bosqichli siqishni (bizning holatimizda deyarli 3 marta) bilan ko'proq haroratga ega, chunki har bir kompressorda siqishni darajasi uch bosqichli siqishni bilan bir bosqichli siqishdan kamroq. Uch bosqichli siqish bilan gazdan ko'proq issiqlik chiqariladi (bizning holatimizda deyarli 3 marta). Uch bosqichli kompresörün uch bosqichli kompresörün haydovchi uchun sarflangan maxsus ish bir bosqichli kompresörden kamroq bo'lgani uchun, uch bosqichli kompresörün ishlashidan yuqori bo'lgan uch bosqichli siqishni ishlashi.

3. Gaz aylanishini hisoblash

1 kg massasining quruq havosi to'rtta ketma-ket termodinamik jarayonlardan iborat: politropik 1-2, isobar 2-3, politropik 3-4, izoxor 4-1. Asosiy nuqtalardagi parametrlar: p1 = 0.09 MPa, p2= 0.4 MPa, T1 = 303 K, T3 = 473 K. Hisob-kitoblarda havoni ideal gaz deb hisoblang va uning fizik xususiyatlari haroratga bog'liq emas, ya'ni CP = 1.025 kj/(kg·K), SV = 0.738 kj/(kg·K) ni oling.

Aniqlash: tsiklning tugun nuqtalarida termal parametrlar (p, v, T) va o'ziga xos entropiya (s), kaloriya parametrlarining o'zgarishi issiqlik quvvati (s), o'ziga xos issiqlik va ish va политропыhar bir jarayonda politropaning ko'rsatkichi. Ish (p, v) va issiqlik (t, s) jadvallarida tsiklni yaratish. хариотермическиеHariyotermik tsikllarni aniqlang: saralangan (q') va ajratilgan (q") issiqlik, tsiklning ishlashi ( ), tsiklning samaradorligi ( ).
Hisob - kitoblarni amalga oshirish uchun avval gazning doimiy va ish tanasining adyabati (gazlar aralashmasi) indeksini aniqlash kerak.
Рассчитаем Maxsus gazning doimiy havosini hisoblang:

где bu erda r m – universal gaz sobit,возд m Vozd-molar havo massasi.

Adiabataning ko'rsatkichini hisoblang:


.

1 nuqtasida davlatning ikkita parametrining qiymatlari ma'lum bo'lganligi sababli, uchinchi parametrning qiymati ideal gaz holatining tenglamasidan aniqlanadi (pv=RT):

.

1 nuqtasida o'ziga xos entropiyaning qiymati nolga teng: .

2 nuqtasida harorat qiymati politropik jarayonning haroratini hisoblash uchun formuladan foydalanib topiladi:



2 nuqtasida ikkita davlat parametrining qiymatlari topilganligi sababli, uchinchi parametrning qiymati ideal gaz holatining tenglamasidan aniqlanadi (pv=RT):


.

Siyosiy jarayonning issiqlik quvvati uchun ifoda qiymatini hisoblang:

.

1-2 siyosiy jarayonida tizimning entropiyasida o'zgarishlarni topamiz–. Siyosiy jarayonning issiqlik quvvati davlat parametrlarida ushbu o'zgarish oralig'ida doimiybo'lgani uchun:

.

2 nuqtasi uchun entropiyani hisoblang, 1 nuqtasida entropiyani umumlashtiring va 1-2 siyosiy jarayonida entropiyani o'zgartiring–:

.

Isobar jarayonning tenglamasidan p3 = p2 = 0.4 MPa bo'lishi kerak.

3 nuqtasida ikkita davlat parametrining qiymatlari topilganligi sababli, uchinchi parametrning qiymati ideal gaz holatining tenglamasidan aniqlanadi (pv=RT):
.

2-3 isobar jarayonida tizimning entropiyasi o'zgarishini–doimiy issiqlik quvvati CP=1,025 kj/(kg·K) bilan toping:

.

3 nuqtasi uchun entropiyani hisoblang, 2-3 isobar jarayonida tizimning entropiyasi o'zgarishini–va 2 nuqtasida entropiyani umumlashtiring:

.

Isochoric jarayoni tenglama quyidagicha .

4 nuqtasida harorat qiymati politropik jarayonning haroratini hisoblash uchun formuladan foydalanib topiladi:


.

2 nuqtasida ikkita davlat parametrining qiymatlari topilganligi sababli, uchinchi parametrning qiymati ideal gaz holatining tenglamasidan aniqlanadi (pv=RT):

.

3-4 siyosiy jarayonida tizimning entropiyasida o'zgarishlarni topamiz–. Siyosiy jarayonning issiqlik quvvati davlat parametrlarida ushbu o'zgarish oralig'ida doimiybo'lgani uchun:

.

4 nuqtasi uchun entropiyani hisoblangизменение энтропии в политропном процессе 3–, 3 nuqtasida siyosiy jarayon 3-4 va entropiyada entropiyaning o'zgarishini umumlashtiring:

Biz topilgan parametrlarni tsiklning tugun nuqtalarida jadvalga tushiramiz:

Jadval 3.1 davr tugun nuqtalarida parametrlar

№ nuqta	p, MPa	T, k	v, m3 / kg	s,
1	0.09	303	0.9652	0
2	0.4	388.54	0.2785	–0.1835
3	0.4	473	0.339	0.017
4	0.11	383.69	0.9652	0.167

Построим цикл в Ish bir davrini qurish (FIG. 3.1) va issiqlik (fig. 3.2) diagrammalar.

Shakl.3.1 ish jadvali