Jusiński Krzysztof ID-MP 51

Zadanie II.6.2

Wydajność sprężarki idealnej określona jest przez strumień wymiany masy tłoczonego 2

T

powietrza równy m

& = 1,4357  kg  . Sprężarka idealna tłoczy powietrze z otoczenia o





T(p,s=const)

 s 

parametrach stanu p =

oraz t

i zagęszcza je do ciśnienia p =

.

2

[8 at]

1 = 2 [

5 C

° ]

1

[1 at]

Zagęszczanie przebiega w przemianie izentropowej z wykładnikiem izentropy k=1,4 .

Indywidualna stała gazowa powietrza równa jest



J

 . Wyznaczyć a następnie

R = 287,04





1

kg * K 

obliczyć wartość mocy napędowej sprężarki idealnej.

S = S

S

DANE: SZUKANE: 1

2

m

& = 1,4357  kg  N = ?





 s 

p =

1

[1 at]

t

1 = 2 [

5 C

° ]

Ilustracja ciepła przemiany izentropowej między punktami charakterystycznymi p =

2

[8 at]

1-2 obiegu porównawczego lewobieżnego sprężarki we współrzędnych T,S

k=1,4



J



R = 287 0

, 4



 kg * K 

2. Bilans zasobu energii wewnętrznej zagęszczonego gazu.

1. Obieg porównawczy lewobieżny sprężarki we współrzędnych p,V oraz T,S

Obieg termodynamiczny sprężarki idealnej izentropowej zagęszczonego gazu z punktu widzenia prac technicznych przemian redukuje się do pracy technicznej przemian przemiany 1-2 zgęszczania powietrza w układzie substancjalnym, bowiem pozostałą prace techniczne przemian równe są zeru.

p

Druga postać pierwszej zasady termodynamiki określona jest związkiem: V(p,s=const)

p

δ −δ

t

3 2

δH= Q

L

t

L

zaś praca techniczna określona jest zależnością: t 1−2

δ L = -Vdp

t

4

1

p

s

Dla przemiany izentropowej wymiana ciepła między układem a otoczeniem V

δ Q =0

V

= V = V V

2

V

V

3

4

1

Zatem druga postać pierwszej zasady termodynamiki redukuje się do zależności: L

δ = − dH

t

Ilustracja prac technicznych przemian obiegu porównawczego lewobieżnego sprężarki we współrzędnych V,p.

3. Wyznaczenie pracy technicznej dla obiegu porównawczego lewobieżnego idealnej oraz masy tłoczonego powietrza są stałe: sprężarki izentropowej.

dm = m = V&

&

ρ1 1 = const

dτ

Całkując pracę techniczną w granicach:

Z powyższych zależności otrzymano związek: Lt

p 2

1

RT

∫ L

δ

Vdp

V& =

m = ϑ

=

1

&

m

1 &

2 m&

t = − ∫

ρ

T

0

1

1

1

p

oraz uwzględniając równanie izentropy z którego określono zasób objętości zagęszczonego Moduł pochodnej pracy technicznej przemiany izentropowej obiegu porównawczego powietrza w funkcji jego ciśnienia :

lewobieżnego dla sprężarki idealnej:

L

δ t = L& = N

1

1

d

t

τ

V = p kV

1

1

1

określa jej moc napędową.

k

p

a następnie podstawiając uzyskany wynik do całkowanego równania: Uwzględniając zależność określającą pracę techniczną idealnej sprężarki izentropowej w powyższej zależności uzyskano wyrażenia określające jej moc napędową w funkcji Lt −

1 2

1

p 2

∫

dp

strumienia objętości tłoczonego powietrza.

L

δ

p V

t = −

k

1

1 ∫

1

0

1

p

k

p



k −1 



k −1 





 k 





 k 

δ

N = L

k

dV

p

k

p

t

= L&

p

1

2

1

p V

2

& 1

t =

1

 − 



 =

1 1

−   

dτ

k − 1

dτ 

 p

1

1 



k −



 p 1 











Otrzymano po jego wykonaniu wyrażenie określające pracę techniczną przemian obiegu lub w funkcji strumienia masy tłoczonego powietrza: porównawczego lewobieżnego idealnej sprężarki izentropowej: k −1









 k 

k

p

1

1

p

N =

RT m

& 1

1

−

2

2

1

1

−









k

k

L = − p V

p

k −1



 p 1 



t

1

1

1





1

1

p

− k



k −1 

5.Obliczenie wartości mocy napędowej idealnej sprężarki izentropowej.





 k 

k

p

L

p V

2

1

k 1

−

,

1 4 1







− 

t =

1 1

−   

k −1



 p

k



 p  k 



,

1 4 



 8  ,14 

1 







N =

RT m

& 1

2

 − 



 = 

28 ,

7 0

+

⋅

 −  

 =

1

(425 2731,6) ,14357 1

k − 1



 p 



 ,

1 4 −1



 1 



1









4. Wyznaczenie mocy napędowej idealnej sprężarki izentropowej.

= − ,

3 4896 ⋅105 = ,

3 48967 ⋅105 W = 348 9

, 6 [

7 kW ]

Dla przepływu ustalonego parametry stanu powietrza w punktach charakterystycznych 1 i 2

obiegu porównawczego lewobieżnego sprężarki idealnej izentropowej są odpowiednio równe: Dla punktu charakterystycznego 1:

p

T

1 = const

1 = const

Dla punktu charakterystycznego 2:

p

T

2 = const

2 = const

Strumienie objętości:

dV 1 = V&1 = const dτ