2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Объясните процессы при работе воздушного компрессора.
Сообщение10.07.2017, 14:28 


10/07/17
4
Здравствуйте уважаемые форумчане!
Помогите разобраться с практической задачей из области термодинамики.
У меня есть поршневой компрессор с производительностью по входу 360 л/мин, объем рессивера 50л, нагнетаемое давление 8 атм. При сжатии воздух нагревается и отдает часть тепла цилиндру, трубкам и затем рессиверу. Это сильно заметно - во время его работы цилиндр и особенно головка, а также напорная магистраль от цилиндра к рессиверу сильно нагреваются, хотя и снабжены ребрами охлаждения. Температуру не измерял, но рука не терпит. Когда давление достигнет 8 атм и я отключаю компрессор, можно заметить, что стенки рессивера теплые и пока они охлаждаются видно, что давление снижается примерно до 7 атм. Потом, когда сжатый воздух окончательно отдаст все лишнее тепло через стенки рессивера в окружающую среду и его температура станет равной температуре снаружи ($20C$) , я этот воздух выпускаю через продувочный пистолет. При этом скорость расхода воздуха примерно равна скорости накачки компрессором. По теории, воздух при расширении должен также сильно охлаждаться как и нагревался, но этого не происходит. По крайней мере мои измерения температуры в струе из пистолета показали что там температура лишь на 4-5 градусов ниже, чем у окружающей среды. Пробовал выпускать через редуктор, ожидая, что при падении давления в нем он будет охлаждаться и я почувствую это рукой - но нет, этого почти не заметно. Т.е. воздух при расширении не охлаждается? Или он не расширяется?
Вопрос 1: Почему? Что я делаю не так?
Вопрос 2: До какой температуры нагревался бы воздух при сжатии в 8 раз, если бы он не отдавал тепло цилиндру и трубкам? Я применил формулу для сжатия по адиабате и для начальной температуры $20C$ получил $(\frac {V_1} {V_2})^{\gamma-1}T_1 = (\frac {8} {1})^{1.4-1} 293 = 673К$, т.е. $400C$. Прав ли я? В литературе по компрессорам видел цифру $177C$ или $180C$.
Вопрос 3. Если я вдруг прав, то при снижении давления и расширении в восемь раз по этой же формуле я получаю $(\frac {1} {8})^{1.4-1} 293 = 128К$, т.е. $-145C$ это уж точно не верно, ведь я и приближенно этого не наблюдаю. Помогите разобраться, я где-то ошибаюсь, но не вижу где.

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение10.07.2017, 14:46 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
 i  Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- неправильно набраны формулы (краткие инструкции: «Краткий FAQ по тегу [math]» и видеоролик Как записывать формулы).

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните процессы при работе воздушного компрессора.
Сообщение20.08.2017, 18:34 


07/12/16
2
Доброго.
По поводу первого вопроса: рискну усомниться в равенстве расходов компрессора и пистолета - неужели через пистолет выходит также 360 л/мин?

Во втором неправильно посчитано. $\frac {V_1} {V_2} = \frac {8} {1}$ - это отношение удельных объёмов (плотностей) - не равно отношению давлений.
Для адиабаты $$\left(\frac {V_1} {V_2}\right)^{\gamma-1} = \left(\frac {p_2} {p_1}\right)^\frac{\gamma-1}\gamma = \frac {T_2}{T_1}$$
работает одинаково в обе стороны, т.е. как для сжатия, так и для расширения.

При повышении давления в 8 раз $T_2 = (\frac {p_2} {p_1})^\frac{k-1}kT_1 = (\frac 81)^\frac{1,4 - 1}{1,4} 293 \approx 539 K = 266 C$

Кстати, реальные значения совпадать с этими не будут (особенно при таких давлениях) по причине, что адиабатный процесс - идеальный. Для большего сходства пользуются показателем политропы $n$. Чем больше степень повышения давления, тем больше он отличается от $\gamma$. Как пример, при повышении давления воздуха в 2,5 раз (при $T_1 = 20C$) $n$ уже около $1,6$ против $\gamma = 1,4$. Здесь он, вероятно, поднимется до $1,8-1,9$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Объясните процессы при работе воздушного компрессора.
Сообщение23.08.2017, 07:18 


24/01/09
1090
Украина, Днепропетровск
daddy в сообщении #1232577 писал(а):
Вопрос 2

Добавлю, что конечную температуру можно прикинуть и иначе, по средней мощности компрессора, среднему потоку газа и его теплоемкости.

daddy в сообщении #1232577 писал(а):
Вопрос 3. $-145C$ это уж точно не верно

А тут есть тонкость. Такое падение может быть получено, но для этого газ должен совершить работу. В обратном "компрессоре"-поршневом детандере ли, или в турбине. Без этого конечная энергия газа остается практически такой же как и исходная и играют лишь более тонкие эффекты вроде эффекта Джоуля-Томсона.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 4 ] 

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group