Hình 7,21.Phạm vi hoạt động của máy bơm và máy nén giai đoạn đầu tiên. [Balje, Trans. ASME,
J. Eng. Power. 84, 103 (1962)]
Ví dụ: Không khí trong khí quyển ở mức từ 100.000 SCFMis nén đến 80.000 lbf /ft
(41,7 psig) ở 12.000 rpm; tính
103=
S
N
; trong khu vực dòng chảy xuyên tâm với
hiệu suất khoảng 80%,
6,12,1 −=
S
D
vậy nên
.9,39,2 ftD
−=
Hình 7,22. Thể hiện máy nén động: (a) trục máy nén. (b) máy nén ly tâm. Tất cả các thông số
đều được thể hiện với tỉ lệ phần trăm của từng loại bơm và dựa vào hiệu suất cao nhất của
từng loại.(De Laval Engineering Handbook, McGraw-Hill, New York, 1970).
Bảng 7.4. Các đặc tính của cánh quạt
Β
2
/2,32 VHq
ad
a
=
;
75,05,0
/VNQN
S
=
(tốc độ cụ thể),
gND /
22
ρ
dòng 1(b),
42
/)/( DgQ
C
ρ
dòng
3(b),
343132
/)/( DgP
C
ρ
dòng 4(b),
C
gNQ /
3432
ρ
dòng 6(b) và
535452
)/(
C
gNP
ρ
dòng 10(c) (Madison, 1949).
Hình 7.24. Đường đặc tính của các cánh quạt với lưỡi sắc khác nhau. (Green Fuel
Economizer Co.): (a) Lưỡi cong về sau. (b) Lưỡi hướng tâm. (c) Lưỡi cong về trước. (d) So sánh
tính chất của một số loại lưỡi. (Sturtevant).
Bảng 7.6. Thông sỗ kỹ thuật của máy nén ly tâm (Elliott Co.).
Ví dụ 7.4 tính nhiệt lượng tăng thêm từ phương trình 7.24 và 7.30. Một
trường hợp khácvới công suất nhiệt biến thiên được tính trong ví dụ 7.5. Nếu là
hỗn hợp, công suất nhiệt được tính là tổng năng lực mol tỉ lệ nhiệt có trọng số của
các thành phần tinh khiết:
KHÍ GAS VÀ QUÁ TRÌNH THỰC
Quá trình đoạn nhiệt chủ yếu là lực nén trong quá trình nghịch đảo và nén ly tâm
nhưng không phải là không có ma sát.Áp suất trong thiết bị được biểu diễn bằng
phương trình :
Một quá trình như vậy được gọi là polytropic. Phương trình là tương tự như
phương trình đẳng entropy (7.20) nhưng polytropic mũ n khác nhau phụ thuộc
vào tỷ lệ công suất k.
Số mũ Polytropic được suy ra từ các phép đo PV được nhập vào trên máy tính. Với
máy chuyển động qua lại, các dữ liệu PV được gi nhận trực tiếp cùng với các chỉ
số động cơ. Khi sử dụng các loại máy móc chuyển động kiểu khác, các phép đo
thường được thực hiện với không khí.
Thực hiện nén polytropic của một chất khí với phương trình trạng thái Làm
việc trong nén polytropic của một chất khí với phương trình trạng thái PV= zRT
hoàn toàn như phương trình. (7.26). Quá trình thủy động lực học hoặc hấp thụ
bới khí gas trong quá trình nén.
Các nhà sản xuất thường mô tả máy nén khí của họ bằng hiệu quả polytropic
được xác định bởi :
Quá trình polytropic thực hiện trên khí gas tuân theo tỷ lệ phương trình (7.33)
và (7,34) và bao gồm các quá trình thực tế trên khí gas :
P
W
là tổn thất lớp đệm và vòng bi của máy nén ; chúng có thể lên tới 1-3%
của quá trình polytripic, tùy thuộc vào loại máy.
Giá trị của số mũ polytropic được suy ra từ phương trình. (7.34) là :
Bảng 7.7. Một số kích thước của máy nén khí một và hai giai đoạn
Thủ thuật này được minh họa trong ví dụ 7.7 và tuân theo những bước sau đây:
1. Tiến hành theo dòng của entropy không đổi từ điều kiện ban đầu để áp suất
cuối cùng
2
P
và entanpy
S
H )(
2
2. Đánh giá sự thay đổi của entanpy đẳng entropy
12
)()( HHH
SS
−=∆
3. Tìm sự thay đổi entanpy thực tế bằng
Và antropi sau cùng:
4. Ở điều kiện cuối cùng (
22
, HP
) nghiên cứu các đặc tính mong muốn khác như
nhiệt độ, entropy hoặc khối lượng cụ thể.
Sơ đồ nhiệt động lực học được biết đến với hydrocarbon nhẹ, chất làm lạnh, hỗn
hợp khí tự nhiên, không khí, và các chất khác ít phổ biến.Trừ khi chất hoặc hỗn
hợp có ứng dụng rất nhiều, nó không đáng giá để xây dựng một sơ đồ nhiệt động
lực học cho các tính toán nén nhưng sử dụng các phương pháp khác tương
đương.
Ví dụ 7.4 : Lực khí nén, đẳng entropy và Nhiệt độ thật cuối cùng. Với k = 1:4,
3
12
== PP
=
H
với giá trị trung bình
55,0
=
K
và
765
=
u
ft/sec. (c) Phương trình và
các thông số cho dự toán đầu.
Phương pháp tổng quát. Những ảnh hưởng của thành phần của hỗn hợp và của
áp suất về tính chất quan trọng như entropy, entanpy được suy ra từ PVT phương
trình trạng thái. Quá trình này đưuọc mô tả trong cuốn sách về nhiệt động học, ví
dụ Quá trình này được mô tả trong cuốn sách về nhiệt động lực học, ví dụ, Reid,
Prausnitz,Sherwood (Các tính chất của chất long và khí, McGraw-Hill, New York,
1977) and Walas (Cân bằng pha trong kỹ thuật hóa học, Butterworths,
Stoneham, MA, 1985). Chỉ những mỗi tương quan đơn giản nhất sẽ đươc sử
dụng để minh họa.
Với khí lý tưởng có công suất nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ, quy trình yêu cầu
nhiệt độ cuối cùng đẳng entropy được tìm dưới thử nghiệm bằng :
Và rồi đẳng entropy thay đổi entanpy từ :
Nhiệt độ sau cùng T2 được tìm thấy bẳng thử nghiệm áp dụng hiệu suất entropy
đã biết :,
Thực tế là công suất nhiệt thường được biểu diễn bởi các đa thức thực nghiệm
của mức độ thứ ba hay thứ tư trong điều kiện nhiệt độ cho các giải pháp của
phương trình bằng cách thử nghiệm.
Ví dụ 7.5 áp dụng phương pháp này và kiểm tra tính toán của Ví dụ 7.7 với sơ đồ
nhiệt động học của chất này. Áp suất tương đối thấp và dự kiến sẽ tạo ra lượng kỳ
'
2
S∆
và
'
2
H∆
2 ở (
22
,TP
). Hình7.28 được biết đến như một hàm giảm
Ví dụ 7.5
Làm nén với biến công suất nhiệt Công suất nhiệt được cho bới khí hidro sunphit
Với T tại K. Khí được nén từ 1008F (310.9 K) và 14.7 psia tới 64.7 psia.
Giả sử nhiệt dung được độc lập trong phạm vi áp suất thấp, điều kiện đẳng
entropy là :
Bằng thực nghiệm, với một phần mềm giải căn ,
2
T
= 441.1 K, 334.48F (so với
3458F từ ví dụ
7.7).
Đẳng thức entanpy trở thành:
So với 59.0 từ ví dụ 7.7. Tích phân được thực hiện theo quy tắc của Simpson
Nhiệt độ thực tế sẽ khác nhau với hiệu quả đẳng entropy. Nó được tìm thấy bằng
cách thử nghiệm từ phương trình:
Một vài giá trị là:
Nhiệt độ
C
(7,39) hoặc hình 7,27 (b). Kể từ khi công suất nhiệt được tham gia vào việc chuyển
đổi này, hiệu quả đẳng entropy phụ thuộc vào bản chất của chất cũng như một số
phạm vi nhiệt độ.
ĐỘ TĂNG NHIỆT ĐỘ, TỶ LỆ NÉN , HIỆU SUẤT THỂ TÍCH
Nhiệt độ đẳng entropy về tỷ lệ nén được đưa ra đối với khí lý tưởng:
Cho độ nén polytropic nhiệt độ cuối cùng được đưa ra trực tiếp bởi:
hoặc luân phiên về hiệu suất đẳng entropy:
vậy nên:
Nhiệt độ cuối tưởng được đọc trực tiếp từ một sơ đồ nhiệt động lực học khi
phương pháp được sử dụng để tính toán nén, như trong Ví dụ 7,7.Một tính toán
nhiệt tưởng được thực hiện trong Ví dụ 7.10. Quyết định như vậy cũng được thực
hiện theo phương pháp chung cho khí không lý tưởng và hỗn hợp như trong Ví dụ
7,8 và khí lý tưởng trong Ví dụ 7.4.
Tỉ số nén. Để tiết kiệm chi phí thiết bị, đó là mong muốn sử dụng như là giai thực
vài nén càng tốt. Theo quy định, tỉ lệ nén được giới hạn bởi một mong muốn thiết
thực để giữ nhiệt độ ra dưới 3008F hoặc hơn để giảm thiểu khả năng đánh lửa
của dầu bôi trơn máy, cũng như ảnh hưởng năng lượng yêu cầu tăng lên như là
nhiệt độ ra _.Tỷ lệ nén điển hình của thiết bị pittông tịnh tiến:
Hình 7.27. Hiệu suất của máy nén ly tâm và pittông tịnh tiến. (a) Hiệu suất Polytropic của máy
nén ly tâm như là một hàm của khối lượng hút và tỉ lệ nén. (Clark Brothers Co.). (b) Mối quan hệ
giữa đẳng entropy và hiệu suất polytropic, PT. (7.22) (7.23).
(c) hiệu suất đẳng entropy của máy nén pittông. (De Laval Handbook, McGraw-Hill, New York,
1970). Nhân với 0,95 cho động cơ truyền động.Động cơ khí đốt yêu cầu 7000-8000Btu/HP.
Đường ống máy nén lớn 1.2-2.0; quá trình nén 1.5-4.0; các đơn vị nhỏ up to
6.0.
Chi phí thiết bị tối thiểu, yêu cầu công việc nên giống nhau cho từng giai đoạn.Đối
với khí lý tưởng không có tổn thất ma sát giữa các giai đoạn, điều này ngụ ý tỷ lệ
nén bằng nhau.Với n giai đoạn, tỉ lệ nén của từng giai đoạn là:
class="bi x0 ye3 w32 h23"
Hình 7.28. Entropy dư và entanpy như các hàm làm giảm thuộc tính . (a) Residual
song song được cắt hoặc tắt khi cần thiết
Đơn vị đa bậc trong series là cần thiết cho áp suất thấp.Phác thảo được hiển thị
trong hình 7,30 . Trong hình 7,30 (a), giai đoạn đầu tiên quá trình hơi, và giai
đoạn thứ hai hỗn hợp của hơi bằng động cơ hơi nước của giai đoạn đầu tiên. Hai
sắp xếp khác sử dụng bình ngưng giữa các bậc vì lợi ích kinh tế của hơi nước
trong giai đoạn tiếp theo. Tiếp xúc (khí áp) ngưng tụ hơi nước và các
condensables được loại bỏ với một bình xịt nước lạnh.Các đường ống đuôi của
bình ngưng được niêm phong bằng một chân ft 34 được một thùng đựng nước
thải, hoặc với một máy bơm nước ngưng hoạt động dưới chân không.Thiết bị
ngưng tụ bề mặt cho phép phục hồi ngưng tụ có giá trị hay làm ô nhiễm hoặc hơi
nước ngưng tụ trở lại lại làm thức ăn lò hơi.Chúng đắt tiền hơn barometrics, và
thiết kế của họ là phức tạp hơn so với