Компрессоры и циклы двигателей внутреннего сгорания

1. Идеальный поршневой компрессор сжимает 450 м³/ч воздуха (в пересчете на нормальные условия) температурой t₁ = 30°С от р₁ = 0,1 МПа и до             р₂ = 0,5 МПа.

Определить мощность, затрачиваемую на привод компрессора, если сжатие происходит адиабатно, и температуру газа на выходе из компрессора.

2. Компрессор сжимает 600 м³/ч воздуха от давления р₁ = 0,098 МПа до         р₂ = 0,6 МПа. Определить мощность, необходимую на привод компрессора, если сжатие происходит:

1) адиабатно; 2) политропно с показателем n = 1,3; 3) изотермически.

3. Многоступенчатый поршневой компрессор без вредного объема сжимает воздух от начального давления р₁ = 0,0981 МПа до давления р₂ = 5,4 МПа. Известно, что отношение конечного давления к начальному одинаково для всех цилиндров и находится в пределах 6—8.

 

Определить число ступеней в компрессоре, мощность двигателя, если КПД ступени равен 0,7, и расход охлаждающей воды при увеличении ее температуры на 15°С. Известно, что начальная температура воздуха               t₁ = 17°С, а сжатие политропическое с показателем n = 1,3. Производительность компрессора 300 м³/ч (в пересчете на нормальные условия).

 

4. Двухступенчатый поршневой компрессор сжимает воздух от давления     р₁ = 0,0981 МПа до давления р₂ = 5,88 МПа. Сжатие политропическое с показателем n = 1,25. Начальная температура воздуха t₁ = 20°С, производительность компрессора 500 м³/ч.

Определить расход охлаждающей воды на охлаждение цилиндров и промежуточного холодильника, если ее температура возрастает от 10           до 30°С, а также мощность двигателя на привод компрессора, если  = 0,65. Компрессор без вредного объема.

 

5. В двухступенчатом компрессоре без вредного объема воздух адиабатически сжимается от 0,098 до 4,9 МПа.

Определить производительность компрессора, если мощность его двигателя 60 кВт, КПД компрессора  = 0,65. Начальная температура воздуха 27°С.

 

6. 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.

 

7. Определить объемную часовую производительность по сжатому воздуху компрессора, сжимающего воздух от р₁ = 0,098 МПа и t₁ = 15°С до                 р₂ = 0,784 МПа. Сжатие изотермическое, мощность двигателя 40 кВт.

 

8. В результате уменьшения расхода воды, охлаждающей цилиндр компрессора, температура сжатого воздуха на выходе из компрессора возрастает от 100 до 150°С. Начальная температура воздуха остается постоянной и равной 17°С. Давление сжатого воздуха р₂ = 0,5 МПа, начальное давление р₁ = 0,1 МПа. Как изменится затрачиваемая мощность? Сжатие политропное.

 

9. Кислородный компрессор сжимает кислород от р₁ = 0,098 МПа и t₁ = 17°С до давления 0,4 МПа.

Определить необходимую мощность двигателя, если адиабатный КПД установки  = 0,83. Производительность компрессора равна 200 м³/ч сжатого газа.

10. Определить экономию в работе, полученную за счет перехода от одноступенчатого к двухступенчатому адиабатному сжатию воздуха в поршневом компрессоре без вредного объема.

Начальное давление р₁ = 0,098 МПа, температура t₁ = 17°С. Конечное давление р₂ = 0,981 МПа.

 

11. Определить предельное давление (в долях от начального), при котором производительность одноступенчатого компрессора, сжимающего воздух, становится равной нулю. Объем вредного пространства составляет 2, 4 и 6% части объема цилиндра, соответствующей ходу поршня.                          Сжатие — адиабатное.

 

12. Определить часовую нормальную производительность одноступенчатого неохлаждаемого компрессора V_н, м³/ч, а также полный объем цилиндра V, если известны: параметры всасываемого воздуха р₁ = 0,098 МПа и t₁ = 20°С; 

степень повышения давления ; эффективный КПД ; частота вращения вала n = 300 об/мин; коэффициент наполнения, равный объемному коэффициенту ; мощность на валу компрессора N = 52 кВт.

 

13. Начальное состояние воздуха, поступающего в воздушный двигатель, характеризуется параметрами: р₁ = 1,2 МПа и t₁ = 157°С. Расширение в цилиндре двигателя происходит по политропе с n = 1,3 и р₂  = 0,1 МПа.

Определить часовой расход сжатого воздуха, если мощность двигателя   N = 200 кВт.

 

14. Воздушный двигатель, использующий для работы сжатый воздух, должен развивать мощность N = 30 кВт. Каков часовой расход сжатого воздуха, если начальные параметры его р₁ = 2,0 МПа; t₁ = 30°С. Давление в конце адиабатного расширения р₂ = 0,098 МПа.

 

15. Построить график, иллюстрирующий зависимость термического коэффициента полезного действия от степени сжатия для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при v = const, изменяя от 3 до 9. Показатель политропы n = 1,3. Начальное состояние рабочего тела: р₁ = 0,09 МПа; t₁ = 20°С.

 

16. Рассчитать полезную работу, совершенную за цикл с подводом теплоты в процессе v = const, если известно, что расход топлива составляет 44 г на 1 кг воздуха,  = 6, теплота сгорания топлива Q^р_н = 29,260 МДж/кг, k = 1,37.

 

17. Двигатель работает по циклу с подводом теплоты в процессе v = const. Начальная температура рабочего тела, обладающего свойствами воздуха,      t₁ = 20°С. Степень сжатия  = 4,6. При сгорании выделяется энергия в количестве 900 кДж/кг.

Определить термический КПД цикла, учитывая зависимость теплоемкости от температуры.

 

18. Для цикла с подводом теплоты в процессе v = const определить среднее индикаторное (цикловое) давление. Начальное давление р₁ = 0,0981 МПа;     t₁ = 20°С;  = 3,6; 3,33.

 

19. Мощность четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты в процессе p = const составляет 14,7 кВт. Диаметр цилиндра              d = 240 мм, ход поршня h = 340 мм; частота вращения n = 200 об/мин.

Определить среднее индикаторное (цикловое) давление.

 

20. Для цикла с подводом теплоты в процессе р = const определить полезную работу, отнесенную к 1 кг рабочего тела, и термический коэффициент полезного действия, если р₁ = 0,098МПа; и t₁ = 50°С;  = 14; k = 1,4; степень предварительного расширения

 

21. Известно, то в цикле с подводом теплоты в процессе р = const при начальных параметрах р₁ = 0,0833 МПа и t₁=25°С, подведенная теплота составляет 773 кДж/кг;  = 14. Требуется определить термический КПД и полезную работу за цикл, отнесенную к 1 кг рабочего тела.

Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

 

22. Для цикла Дизеля, рабочее тело которого обладает свойствами воздуха, заданы температуры, соответствующие следующим точкам цикла: t₁ = 40°С; t₂ = 600°С; t₄ = 270°С.

Определить термический КПД и сравнить его с термическим КПД цикла Карно в том же интервале температур.

 

23. В цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом теплоты (рис. 21) начальное давление           p₁ = 0,085 МПа и температура t₁ = 50°С. Степень сжатия  = 8;  = 2,0 и  = 1,2.

Определить параметры в характерных для цикла точках, количество подведенного тепла, полезную работу и термический КПД цикла. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 21. Цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания

 

24. Для цикла двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом теплоты расход топлива составляет 0,035 кг на1 кг рабочего тела. Начальные параметры: p ₁ = 0,0882 МПа; t₁ = 50°С. Степень сжатия  = 10. Максимальное давление в цикле 40 МПа.

Определить термический КПД и долю теплоты топлива, подведенной в процессе p = const. Теплота сгорания топлива Q^р_н =29,26 МДж/кг. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.