Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тихоокеанский государственный университет» Кафедра «двигателей внутреннего сгорания (ДВС)» КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА По дисциплине «НАСОСЫ И КОМПРЕССОРНЫЕ УСТАНОВКИ» Выполнил студент группы НД(аб)зу-81 заочного ускоренного обучения Шифр 180000022 Иванов Иван Иванович Хабаровск 2020 г. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1 Задание: Определить степень сжатия, политропный КПД, производительность и мощность на муфте ЦН. Исходные данные для расчета Вариант Марка ЦН 22 PCL1002/40 n, мин−1 4650 𝑝1, МПа 5,4 𝑝2, МПа 6,1 𝑇1, K 286 𝑅г, Дж/(кг·K) 505 Решение Итак, частота вращения вала n = 4650 мин−1, начальное абсолютное давление сжатия 𝑝1 = 5.4 МПа, конечное абсолютное давление сжатия 𝑝2 = 6,1 МПа, температура газа на входе 𝑇1 = 286 K, газовая постоянная 𝑅г = 505 Дж/кг·K. Относительная плотность газа по воздуху ∆= 𝑅в 𝑅г = 287 505 = 0,568. где 𝑅в – газовая постоянная воздуха. В зависимости от среднего давления процесса сжатия и начальной температуры газа при найденной относительной плотности газа по воздуху по номограмме (рис. 1) определяется коэффициент сжимаемости газа. Среднее давление процесса сжатия Рср = (5,4 + 6,1)/2 = 5,75 Мпа Начальная температура газа в градусах Цельсия Тн = 286-273 = 13⁰С Относительная плотность газа по воздуху Δ=0,57 Коэффициент сжимаемости газа, 𝑍1 = 0,88 2 0,57 t=16°C 4.55 Рисунок 1 – Номограмма расчета коэффициента сжимаемости газа Z в зависимости от давления, относительной плотности газа по воздуху и температуре По уравнению состояния реального газа определяется его плотность на входе в ЦН р1 5,4 ∙ 106 𝜌1 = = = 42,49 кг/м3 𝑍1 𝑅г 𝑇1 0,88 ∙ 505 ∙ 286 Степень сжатия в ЦН 𝜀= р2 6,1 = = 1,13 р1 5,4 3 Приведённая относительная частота вращения вала ЦН ( 𝑛 𝑛 𝑍пр ∙ 𝑅пр (𝑇н )пр 4650 0,9 490 288 √ = ∙ ∙ = 1.00 ) = √ 𝑛0 пр 𝑛0 𝑍1 ∙ 𝑅𝑟 ∙ 𝑇1 4670 0,88 505 286 1.55 Рисунок 2 – Приведенные характеристики нагнетателя PCL-1002/40 Тпр = 288 К; zпр = 0,9; Rпр = 490 Дж/(кг∙К); n0 = 4670 мин-1 Рассчитанное значение ε = 1,13 не соответствует определенному для данного насоса соотношению n/n0, поэтому принимаем наиболее соответствующее значение ε= 1,55, для которого р2 будет равно 5,4х1,55=8,4 МПа. С использованием приведённой характеристики ЦН при найденных значениях 𝜀 и приведённой частоте вращения вала ЦН (𝑛⁄𝑛0)пр определяется приведённая объёмная производительность 4 𝑄пр = 550 м3/мин. Приведённая относительная внутренняя мощность, потребляемая ЦН, и его политропный КПД при 𝑄пр = 550 м³/мин по характеристике составят: 𝑁𝑖 ( ) = 640 кВт/(кг/м³); 𝜌н пр ηпол = 0,84. Тогда фактическая производительность ЦН 𝑄 = 𝑄пр 𝑛 4650 = 550 = 548 м3 /мин. 𝑛0 4670 Объёмный, или коммерческий расход, приведённый к стандартным условиям, определяется как 𝑄к = 𝐺 1440𝑄𝜌1 1440 ∙ 550 ∙ 42,49 = = = 48,95 млн м3 /сут. 6 6 𝜌0 10 𝜌в ∆ 10 ∙ 1,206 ∙ 0,57 Где ρв – плотность воздуха; ρв = 1206 кг/м3 Внутренняя мощность, потребляемая ЦН 𝑁𝑖 𝑛 3 4650 3 𝑁𝑖 = ( ) ( ) 𝜌1 = 640 ( ) 42,49 = 26846 кВт. 𝜌1 пр 𝑛0 4670 Мощность на муфте привода ЦН 𝑁 = 𝑁𝑖 + 𝑁мех = 26846 + 100 = 26946 кВт где 𝑁мех – механические потери мощности в системе ГПА, принимаемые в расчётах для этого типа, равном 100 кВт. Вывод: степень сжатия в ЦН составляет 1,13, что не соответствует определенному для данного насоса соотношению n/n0, поэтому принимаем наиболее соответствующее значение ε= 1,55, политропный КПД равен 0,84, производительность составит 548 м3/мин и мощность на муфте ЦН составит 26946 кВт. 5
