Теплофизика. Часть 1 «Основы термодинамики»: Учебное пособие, страница 45

3)  Компрессор, имеющий расход 100 м³/ч ,  Подает сжатый, охлажденный  до начальной температуры воздух давлением 0,5 МПа . Наружное давление 0,1 МПа,  температура 27 ⁰С . Найти подводимую теоретическую мощность при: изотермическом сжатии; политропном сжатии (n=1,25); адиабатном сжатии (k=1,4). Ответ: 21,9 кВт; 25,9 кВт; 27,9 кВт.

4)  Компрессор всасывает воздух объемом 500 м³/ч, давлением 0,1 МПа и температурой 17 ⁰С. В компрессоре воздух изотермически сжимается  до давления 0,9 МПа.  Определить объем цилиндра компрессора и теоретическую подводимую к нему мощность, если частота вращения вала компрессора 100 мин^-1. Ответ: 0,0833 м³ ;  29,9 кВт.

5)  Компрессор всасывает воздух объемом 500 м³/ч, давлением 0,1 МПа и температурой 17 ⁰С. Поступающий в цилиндр воздух адиабатно сжимается до давления 0,9 МПа . Найти конечную температуру сжатия, объем цилиндра и подводимую мощность, если частота вращения вала компрессора 100 мин^-1. Ответ: 543 К; 0,0833 м³;  41,6 кВт.

6)  Компрессор подает воздух, охлажденный до начальной температуры и сжатый до 0,8 МПа . Давление в цилиндре компрессора в начале сжатия 93 кПа при температуре 27 ⁰С. Сжатие происходит по политропе с n=1,3. В результате улучшения охлаждения стенок цилиндра компрессора показатель политропы снизился до 1,2. Найти экономию в подводимой мощности, полученную в результате улучшения охлаждения стенок цилиндра. Ответ: 3,46 кВт или 10,5%.

7)  Идеальный порщневой компрессор сжимает 450 м³/ч воздуха (в пересчете на нормальные условия) температурой 30⁰С от p₁=0,10 МПа и до p₂=0,5 МПа. Определить мощность, затрачиваемую на привод компрессора, если сжатие происходит адиабатно, и температуру газа на выходе из компрессора. Ответ: 28,7 кВт; 207 ⁰С.

8)  Компрессор сжимает 600м³/ч воздуха от давления p₁=0,098 МПа и до p₂=0,6 МПа. Определить мощность, затрачиваемую на привод компрессора, если сжатие происходит: а) адиабатно; б) политропно с показателем n=1,3; в) изотермически. Ответ: а) 38,9 кВт; б) 36,8 кВт; в) 29,6 кВт.

9)  Двухступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления p₁=0,098 МПа и до p₂=5,88 МПа. Сжатие политропное с показателем политропы 1,25. Начальная температура воздуха 20⁰С, производительность компрессора 500 м³/ч. Определить расход воды на охлаждение цилиндров и промежуточного холодильника, если ее температура возрастает от 10 до 30⁰С, а также мощность двигателя на привод компрессора, если h_к=0,65. Компрессор без вредного объема. Ответ: 2142 кг/ч; 58,9 кВт.

10)  В двухступенчатом компрессоре без вредного объема воздух адиабатически сжимается  от 0,098 до 4,9 МПа. Определить производительность компрессора если мощность двигателя 60 кВт, h_к=0,65. Начальная температура воздуха 27⁰С. Ответ 240 м³/ч (при нормальных условиях).

11)  В изотермическом компрессоре воздух сжимается от 0,098 до 0,981 МПа. Как изменится мощность двигателя  для привода компрессора, если сжатие будет производиться изотермически до 98,1 МПа.

Ответ: в 3 раза.

12)  Определить объемную часовую производительность по сжатому воздуху компрессора, сжимающего воздух p₁=0,098 МПа и t₁=15⁰С до p₂=0,784 МПа. Сжатие изотермическое, мощность двигателя 40 кВт.

Ответ 85,4 м³/ч.

9.10 Истечение газов

Скорость движения потока в выходном сечении сопла в адиабатном процессе равна w₂=(w²₁+2l_1,2)^1/2, где w₁ - скорость потока во входном сечении сопла; l_1,2 -  удельная работа изменения давления в адиабатном процессе.

В большинстве случаев w₂>>w₁  , тогда  w₂=(2l_1,2)^1/2 или подставив  значение удельной работы:

w₂=(2(k/(k-1)p₁v₁(1-(p₂/p₁)^(k-1)/k)^1/2, где р₁, р_{2 -} давление на входе в сопло и выходе из сопла, Па.

Массовый расход равен  m_t=r _t V_t, где  m_t- массовый расход, кг/с ; 

r _t - плотность в выходном сечении кг/м³ ; V_t  - объемный расход газа, м³/с. Принимая во внимание, что V_t=S₂ w₂, где S₂ - выходное сечение сопла, получим

m_t=S₂ (2(k/(k-1)p₁v₁(1-(p₂/p₁)^(k-1)/k)^1/2.