Stroje na stlačování a dopravu vzdušin - termomechanika
TERMOMECHANIKA
Title
Stroje na stlačování a dopravu vzdušin
Řešené příklady
Příklad 5.4
Navrhněte počet stupňů, výkonnost a příkon pístového kompresoru pro plnění potápěčských lahví vzduchem na tlak 250 barů. Tlak v prázdné láhvi je 1 bar, teplota prostředí 30 ⁰C. Doba plnění jedné láhve o objemu 10 l má být 35 minut. Komprese je polytropická (n = 1.33). Výstupní teplota z jednotlivých stupňů nesmí přesáhnout 145 ⁰C. Předpokládejte, že za každým stupněm bude vzduch ochlazen na teplotu okolí (30 °C). U vzduchu předpokládáme vlastnosti ideálního plynu.
Maximální kompresní poměr:
Tedy maximální kompresní poměr (poměr mezi tlakem na výtlaku a tlakem na sání) jednoho stupně kompresoru. Pakliže bychom překročili tento poměr, překročili bychom i maximální teplotu.
Počet stupňů:
Počet stupňů komprese, abychom splnili požadavek - stlačit vzduch na tlak 250 barů a zároveň nepřesáhli tmax.
Kvůli předchozímu zaokrouhlování musíme zpátky přepočíst kompresní poměr.
Výkonnost kompresoru je definována jako objemový průtok plynu nasávaný sacím hrdlem kompresoru. Postup bude tedy následující:
1) Vypočteme hmotnosti plynu v tlakové nádobě před a po stlačení.
2) Hodnoty od sebe odečteme a vydělíme dobou plnění. Tím dostaneme hmotnostní průtok vzduchu směřujícího dovnitř nádoby.
3) Přes stavovou rovnici pak tento hmotnostní průtok přepočteme na objemový při podmínkách na sání = výkonnost kompresoru.
1) Ze stavové rovnice:
2)
3) Celou stavovou rovnice vydělím dobou plnění τ
Příkon kompresoru:
Objemové kompresory – ideální změna izotermická (mohu dochladit), nárůst tlakové energie na úkor objemové energie
Rychlostní (dynamické) kompresory – ideální změna izoentropická (ve stupni), v pracovním prostoru nedochází k výměně tepla s okolím, a to z důvodu vysokých rychlostí, nárůst tlakové energie je zapříčiněn změnou hybnosti proudů