Файл: Соколов Ю.Н. Основы единой теории лопастных машин (насосов, вентиляторов, воздуходувок) [учеб. пособие для студентов втузов].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 103
Скачиваний: 1
В действительности, как известно, ср — f (Т, р) и при этом в изотермическом процессе
п
ЫтФ | / ( Г ) й ? Г = 0.
При точных расчетах это необходимо учитывать и ра-
L
і
г Н
<1
Рис. 1—4
боту теоретического цикла компрессора определять по полному уравнению (I—6)
е"< = Літ— Ят дж/кг. . |
|
(1—14) |
|
'Используя при этом i — s |
диаграмму, |
bim = h~h |
на |
ходят непосредственным |
отсчетом по |
шкале энталь-' |
ПИЙ, a q-r подсчитывают как
определив |
AST = s2 — Sj |
отсчетами |
по |
шкале энтро |
||||
пии (рис. 1—46). |
|
|
|
|
|
|
|
|
§ I—4. Сравнение |
работы |
компрессора при адиабатном |
||||||
|
и при изотермическом |
сжатии |
|
|
|
|||
Действительный |
процесс сжатия |
(кривая |
1—2 |
на |
||||
рис. (I—2) |
можно приблизить к изотермическому |
(кривая |
||||||
1—2и), интенсифицируя охлаждение |
компрессорной |
ма |
||||||
шины. В неохлаждаемых |
же или |
слабо |
охлаждаемых |
машинах этот процесс, естественно, приближается к ади абатному. Так как при любом текущем значении давле
ния р удельный объем в изотермических |
условиях |
v m |
|
непременно будет меньше такового при адиабатном |
сжа |
||
тии и а д о т тех |
же начальных параметров |
(рис. I—2), |
|
очевидно, что |
работа теоретического цикла |
компрессора |
т. е. при изотермическом процессе |
эта |
работа |
всегда |
меньше, чем при адиабатном; меньше и |
затрачиваемая |
||
на работу компрессора энергия. |
|
|
|
Возможностью . приблизить действительный процесс |
|||
сжатия в компрессорных машинах |
к изотермическому |
||
определяется принципиальная целесообразность |
интен |
сифицирования охлаждения компрессорных машин. Од нако это связано с осложнением и увеличением стоимости машины, с удорожанием ее эксплуатации. Сле довательно, интенсификация охлаждения компрессорных машин экономически не всегда целесообразна.
Решение вопроса о целесообразности интенсифициро вать охлаждение компрессорных машин в связи с отме ченным не может базироваться лишь на приведенном выше неравенстве, необходимо и количественное сопо ставление е£3 и е^д . Последнее нетрудно осуществить, если, используя приведенные выше уравнения для анали тического определения работы теоретического цикла компрессора при адиабатном и при изотермическом
сжатии, выразить |
отношение этих работ в соответствии |
с зависимостями |
(I—8) и (I—12) |
|
|
Рис. 1—5 |
|
|
|
|
расходов энергии |
таким |
образом, увеличивается |
||||
с увеличениемстепени |
сжатия компрессорной машины |
|||||
— .Это |
позволяет сделать |
практически |
важный |
вывод |
||
Рх |
|
|
|
|
|
|
о том, |
ч т о и н т е н с и ф и к а ц и я |
о х л а ж д е и и я |
||||
к о м п р е с с о р н ы х |
м а ш и н |
ц е л е с о о б р а з н а |
||||
л и ш ь |
п р и б о л ь ш и х |
с т е п е н я х |
с ж а т и я , |
когда |
за счет этого можно добиться заметного сокращения рас ходуемой энергии, приближая действительный процесс сжатия к изотермическому. Так и поступают на практи-
1 0 ) Здесь, как и выше,, допущено, что ср= const и к= — = const.
ке: вентиляторы и одноступенчатые воздуходувки прак тически никогда, не охлаждаются, а в компрессорах (в лопастных или в трубокомпрессорах в частности) охлаждение тем интенсивнее, чем больше степень сжатия
Рч.
машины — ,
Pi
§ 1—5. Адиабатный и изотермический к. п. д. компрессорной машины
Оценка экономичности компрессорных машин в дейст вительных условиях их работы проводится с помощью соответствующих к.п.д. Однако в определении к.п.д. комп рессорной машины в соответствии с изложенным во введении его понятием возникают некоторые затрудне ния. Это связано с тем, что, говоря о полезной энергии компрессорной машины, трудно с надлежащей определен ностью решить вопрос о том, следует ли в эту полезную энергию включать работу процесса сжатия е с ж , входя щую в общее выражение энергии, переданной потоку сог ласно (I—4'). В самом деле: затрата е с ж при повышении давления в газе неизбежна, но полезный эффект работы компрессора определяется, по существу, лишь^самим
повышением давления, вне |
зависимости от ес ж , различ |
|
ной при разных |
условиях |
протекания процесса. |
Поэтому для |
компрессорных машин, в отличие от на |
сосов и вентиляторов, где е с ж отсутствует или неощутимо мала, не принято вычислять абсолютные («термодинами
ческие») |
к- п. д., сопоставляющие, как известно, полезную |
энергию |
с затраченной. Здесь удобнее пользоваться от |
н о с и т е л ь н ы м и к. п. д. и ) , т. е. сопоставлять-затрачи ваемую в действительных условиях работы машины внут реннюю (исключая механические потери) энергию et с энергией, затрачиваемой в теоретическом случае для достижения того же эффекта (по величине повышения давления в газе). Последняя оценивается либо при ади абатном, либо при изотермическом сжатии в машине.
") Относительные к. п. д. широко применяются в машинах-дви гателях (например, в турбинах), но, поскольку энергия там передает ся от потока, сравнивать приходится действительно использованную энергию с энергией, используемой в теоретическом случае.
В п е о х л а ж д а є м ы х и л п с л а б о о х л а ж д а е-
м ы х м а ш и н а х |
(вентиляторы, воздуходувки |
лопаст |
||||||||||
ного |
типа) |
за |
теоретический |
случай |
естественно |
прини |
||||||
мать |
адиабатное |
сжатие. |
Здесь поэтому |
обычно |
и под |
|||||||
считывают |
адиабатный |
к. п. д. компрессора |
|
|
||||||||
|
|
е\{ |
|
работа |
теор. |
цикла |
компрессора |
при |
||||
|
|
|
адиабатном |
сжатии |
|
|
|
|
||||
|
' |
Єї |
|
действительно |
затрачиваемая внутренняя |
|||||||
|
|
|
|
энергия. |
|
|
|
|
|
( |
1-16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
За счет того, что величина показателя политропы //, |
||||||||||||
оценивающая |
протекание |
действительного |
процесса |
|||||||||
сжатия, |
в слабоохлаждаемых машинах |
обычно |
|
близка |
||||||||
к показателю |
адиабаты |
к, |
потери |
от |
несовершенства |
протекания внутреннего процесса Ае; здесь перекры
вают сокращение энергии |
вследствие |
уменьшения ЄК |
||
по сравнению |
с Є к 4 ' 2 ) . Поэтому здесь |
е, = е.к + |
Д<?,> |
|
и адиабатный |
к. п. д. слабоохлаждаемых машин |
|
||
|
= |
1, . |
|
|
|
|
Єї |
|
|
что и должно быть для любого к.п.д. по смыслу его опре деления.
В о х л а ж д а е м ы х м а ш и н а х (поршневые комп рессоры и многоступенчатые компрессорные машины ло пастного типа), вследствие приближения действительного
процесса |
сжатия к наиболее |
экономичному—изотерми |
|||
ческому |
может быть, что |
&е, < el< — ек . |
Это привело |
||
бы к неравенству |
е, < |
е» |
н к сведению |
понятия об |
|
адиабатном к.п.д. до |
абсурдного |
|
% я > 1 ( ? ) .
Поэтому для охлаждаемых компрессорных машин не принято применять адиабатный к.п.д. Вместо него здесь вводят изотермический
у, __ £к_ _ |
работа теор. |
цикла компрессора при изо- |
термическом |
сжатни |
|
et |
действительно |
затрачиваемая внутренняя |
|
энергия |
(I—-17) |
1 2 ) Имеется в виду чаще встречающийся случай, когда п < к.
3. Заказ -1543. |
33 |
который, |
|
как |
очевидно, |
во |
всех |
случаях |
будет |
мень |
||||||||
ше единицы. |
Отметим, |
что |
при |
оценке |
г,пд и |
'V, |
вели |
|||||||||
чины <?,-, |
|
|
и є"-? могут |
|
измеряться в любых |
единицах |
||||||||||
энергии: в дж/кг, |
в дж/м3 |
или |
в технической |
системе |
||||||||||||
в |
кгс • м |
, |
в |
кгс • м |
~ |
|
величины могут |
|
оыть |
замене- |
||||||
кгс |
ліл |
. Эти |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ны |
и соответствующими им мощностями /V; , N Г, |
|
, из- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
дж |
•' в кеш, |
В Л . С. II Т. II. |
|
|
|
|
|
||||
меренными В |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
сек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следует, |
кроме |
того, |
иметь |
в виду, |
что |
в |
некото |
||||||||
рых |
случаях |
под |
теми |
же |
названиями |
и |
обозначения |
|||||||||
ми -»]ад и т}1!3 |
иногда |
понимают отношения |
|
соответствую |
||||||||||||
щих |
энергий |
или |
мощностей в теоретических |
|
случаях |
|||||||||||
не |
к |
внутренней |
работе |
|
<?,• или |
мощности |
TV,., |
а |
к ра |
|||||||
боте |
или |
мощности |
п а |
|
в а л у машины |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
&е ~ |
^і ' 'їме.чі |
|
|
|
|
|
|||
где |
^імех — механический |
|
к. п. д. |
машины. |
|
|
|
|
||||||||
|
Для лучшего уяснения понятий об адиабатном и изо |
термическом к.п. д. .сравним их величины, подсчитан
ные |
д л я о д н о й п |
т о й . ж е |
машины. |
Так ' как |
при |
|
таком сопоставлении |
еь остается одинаковой, |
а еj!f> |
ej<3 |
|||
|
ер1 |
б"3 |
|
|
|
|
|
e, |
|
е, |
|
|
|
Нередко такое неравенство ошибочно воспринимается |
||||||
как |
парадоксальное, учитывая, |
что, как |
было |
показано |
в § I—4, адиабатный процесс сжатия в компрессорных машинах менее экономичен, чем изотермический. Причи ной таких ошибочных заключений является, видимо, то, что упускается из вида принципиальная сущность поня тий об адиабатном и изотермическом к.п.д. как об отно сительных к.п.д; они оценивают степень совершенства не соответствующих теоретических процессов, а действитель но протекающих процессов по сравнению с одним из тео ретических случаев. Естественно, что, когда действитель но затрачиваемая энергия сопоставляется с более эконо
мичным из |
теоретически возможных случаев (с изотер |
мическим), |
результат сопоставления будет худшим: |
^из < Лад • |
|