Дослідження термодинамічних процесів робочого тіла в об’ємних компресорах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ТАВРІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Енергетичний факультет

Кафедра Гідравліки і теплотехніки

ЗОШИТ ЗВІТІВ

до лабораторних робіт з навчальної дисципліни

«Теплотехніка та використання тепла»

за напрямом : 6.100. 102 «Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва», освітньо-кваліфікаційний рівень «Бакалавр»

Мелітополь 2011

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

«Дослідження термодинамічних процесів робочого тіла в об'ємних компресорах»

1. Мета роботи

Вивчити термодинамічні основи стискання газів в об'ємних компресорах та обґрунтування необхідності багатосхідчастого стискання повітря.

Вивчити призначення, будову і принцип роботи повітряних та газових об'ємних компресорів.

Ознайомитись з теоретичними і практичними розрахунками основних характеристик компресора для даного режиму його роботи: теоретична та дійсна подачі, коефіцієнт подачі, теоретична та споживана потужності, ефективний ізотермічний ККД.

2. Призначення, класифікація й область застосування компресорів

Компресором називається машина, призначена для стиску і переміщення газів.

За призначенням компресори поділяються на повітряні і газові.

За принципом дії розрізняють об'ємні компресори і динамічні.

За напрямком руху потоку газу розрізняють відцентрові й осьові компресори.

За ступенем підвищення тиску газу компресори поділяються на вентилятори (), нагнітачі або газодувки ( при відсутності охолодження) і власно компресори ( при наявності охолодження).

2.1 Конструкція і принцип роботи компресора К2-150

Таблиця 3.1. Технічні характеристики компресора К2-150

Найменування	Значення
Тип компресора	вертикальний, триступінчастий, з одним диференційним поршнем двосторонньої дії, закритого виконання.
Подача компресора, л/хв	1,8 (не менше)
Тиск, МПа (максимальний)	15
Споживана потужність при n=1000 хв-1 і кінцевому тиску (15 МПа), кВт	не більш 14
Система охолодження	проточною водою, що подається шестеренним насосом
Витрата води на охолодження, л/год	600
Система змащення	розбризкуванням
Витрата масла, г/год	50
Привід:
від двигуна внутрішнього згоряння	через клиноремінну передачу
від вала електродвигуна постійного або змінного струму	за допомогою еластичної муфти



Рис.3.1 Принципова схема компресора К2-150

2.2 Конструкція і принцип роботи газодувки ротаційної 1А 11-30-4А

Таблиця 3.2 Технічні характеристики газодувки ротаційної 1А 11-30 4А

Найменування	Значення
Витрата продувочного газу, г/с	6,3
Перепад тиску, кПа	до 80
Температура навколишнього повітря, 0С	-10…+35
Ступінь підвищення тиску при перепаді тисків
30 кПа	1,43
50…60 кПа	1,67
80 кПа	1,82

Рис. 3.2 Схема газодувки ротаційної 1А 11-30-4А

2.3 Конструкція і принцип роботи компресора 2ФУБС9

Таблиця 3.3 Технічні характеристики компресора 2ФУБС9

Найменування	Значення
Холодопродуктивність на хладоні 12, на стандартному режимі, кВт	10,7
Подача, м3/год	41,4
Потужність електродвигуна, кВт	5,0
Номінальна частота обертання, с-1	16
Холодильний агент	хладон 12, хладон 22, хладон 142
Застосовуване масло при роботі на хладонах 12 і 142	ХФ22С-16
Кількість масла, що заправляється в компресор, кг	5,5
Діаметр циліндра, мм	67,5
Хід поршня, мм	50
Число циліндрів, шт	4
Напруга, В	220/ 380



Рис. 3.3 Схема компресора 2ФУБС9:

3. Випробування повітряного поршневого компресора СО-7Б

Таблиця 3.4 Результати вимірювань та обчислень основних технічних показників роботи компресора

№ пп	Величини, які треба вимірювати та обчислювати	Позначення	Чисельне значення
1	Показання барометра , кгс/см2, Па	Ро
2	Температура навколишнього повітря, оС	to
3	Середня температура повітря в процесі всмоктування, оС, (t2= t1 +10 0C)	t1
4	Середня температура повітря в балоні в кінці його наповнення, оС, t2=t1+100C	t2
5	Надлишковий тиск повітря в балоні в кінці його наповнення, кгс/см2, Па	РМ2
6	Показники ватметру при заповнені балона повітрям (електрична потужність, що споживається ), кВт	Nдв
7	Час заповнення балона повітрям, с
8	Основні конструктивні характеристики компресора:
	Діаметр поршня, мм	D	78
	Хід поршня, мм	S	85
	Кількість циліндрів, шт.	z	2
	Частота обертання колінчастого валу компресора, хв-1	n	1100
9	ККД електродвигуна	дв	0,82
10	ККД клиноремінної передачі	пер	0,98
11	Приріст маси повітря в балоні за час його наповнення, кг	М
12	Щільність повітря при середній температурі процесу всмоктування, кг/м3	?1
13	Дійсна об'ємна подача компресора, м3/с	Vд
14	Теоретична об'ємна подача компресора, м3/с	Vт
15	Коефіцієнт подачі компресора	v
16	Теоретична потужність, що споживається компресором, кВт	Nт.вим
17	Ефективна потужність, яка витрачається на привід компресора, кВт	Nе
18	Ефективний ізотермічний ККД компресора	т.вим



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.3.4 Схема установки для випробування повітряного поршневого компресора СО-7Б

Алгоритм розрахунку основних технічних характеристик

1. Маса повітря в балоні перед початком його наповнення

де V - ємність балона, (V=45 л);

R - газова стала повітря, (287 Дж/кгК);

2. Масу повітря в балоні після його наповнення

де P₂ =P₀ +Pм₂ - абсолютний тиск повітря в балоні

3. Приріст маси повітря в балоні.

М=М₂-М₁

4. Щільність повітря при середній температурі всмоктування

де Р_{1 -} абсолютний тиск повітря при всмоктуванні, Р₁=Р₀

5. Дійсна об'ємна подача компресора

6. Теоретична об'ємна подача компресора

7. Коефіцієнт подачі компресора

8. Теоретичну потужність, яка споживається компресором, що відповідає ізотермічному процесу стискання.

9. Ефективна потужність, яка витрачається на привід компресора.

10. Ефективний ізотермічний ККД компресора.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

Дослідження термодинамічних процесів холодильного агента МВТ-14 стосовно її конструкції і випробування

Мета роботи

Вивчити теоретичні аспекти виробництва холоду, цикли, T-S і - діаграми парової компресійної холодильної машини, властивості холодильних агентів та розрахунки основних технічних характеристик.

Вивчити будову, принцип роботи і правила експлуатації холодильної машини МВТ 14-1-0, техніку безпеки при її роботі.

Провести випробування холодильної машини МВТ 14-1-0.

Визначити холодильний коефіцієнт і холодильну потужність машини МВТ 14-1-0 за результатами випробування.

Призначення й область застосування холодильної машини МВТ 14-1-0

Холодильна машина МВТ 14-1-0 призначена для охолодження води, що використовується при охолодженні молока в ємнісних і проточних молокоохолоджувачах на молочно-товарних фермах, пунктах первинної обробки молока.

Таблиця Основні технічні характеристики машини МВТ 14-1-0

Найменування	Значення
Тип машини	Холодильна, одноступенева з повітряним охолодженням конденсатора
Холодопродуктивність при температурі води на виході з випарника ts2=2oС і температурі повітря на вході в конденсатор, кВт, ккал/ч.
tb1=20oС	16.26 (14000)
tb1=25oС	14.59 (12500)
tb1=32oС	13.60 (11200)
Витрата води через випарник, м3/с, (м3/год)	0,1665·10-2 (6)
Споживана потужність при ts2=2oС, мкВт
tb1=20oС	6,3
tb2=25oС	6,5
tb3=32oС	6,8
Холодильний агент	R12
Кількість холодильного агента, заправленого в систему, кг	20 1
Застосоване масло	ХФ12-16
Кількість масла, заправленого в систему, кг	7 0,5
Маса машини в стані постачання, кг	640
Живлення машини, В, Гц	Чотирьох провідне з глухо заземленою нейтраллю мережі змінного струму напругою 380 В та частотою 50 Гц. Вода по ДСТУ 2874-73 або прісна, технічно чиста вода з концентрацією водневих іонів рН 6,5...9…9,5, мутність не більш 50 мг/л
Діапазон роботи машини по температурі навколишнього повітря, oС	від 5 до 40
По температурі води на виході з випарника, oС	від 1 до 25
Гранична температура конденсації, oС	64

Рис. Принципова схема лабораторної установки

Таблиця 4.2. Результати вимірів

, МПа	, МПа	, оС	, оС	, с
1	2	3	4	5

Алгоритм розрахунку основних технічних характеристик холодильної машини МВТ 14-1-0

1. По - діаграмі визначити необхідні для подальшого розрахунку значення ентальпій у відповідних вузлових точках циклу.

Рис. 4.2. Діаграма холодильного агента

h₁ =

h₂ =

h₃ = h₄ =

Визначити питому холодопродуктивність холодильного агента, q_0, кДж/кг

Визначити питому роботу стиску пару холодильного агента в компресорі, l, кДж/кг

Визначити питоме теплове навантаження конденсатора, q_k., кДж/кг

Визначити холодильний коефіцієнт холодильної машини,

Визначити масову витрату холодильного агента, М_к, кг/с

де - теоретична подача компресора, м³/с;

- щільність парів холодильного агента на вході в компресор (питомий об'єм парів холодильного агента визначається по - діаграмі), кг/м³;

- коефіцієнт подачі компресора, що враховує об'ємні втрати, (приймається рівним 0,7 - 0 - 0,75).

Теоретична подача компресора визначається по формулі

де D - діаметр поршня, (D=67,5 мм);

S - хід поршня, (S=50 мм);

z - число циліндрів, (z=4);

n - частота обертання, с^-1 (n=16 с^-1).

Визначити холодильну потужність машини, кВт

Визначити холодильну потужність машини за результатами вимірів температури води в охолоднику, кВт

де Мв - маса води в охолоднику, (Мв =80 кг );

Св - теплоємність води, (Св = 4,19 кДж/кгК );

- час випробування, с.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

«Визначення коефіцієнту теплопровідності сільськогосподарських матеріалів»

1. Мета роботи

Вивчення методики й експериментальне визначення коефіцієнту теплопровідності сільськогосподарських матеріалів.

2. Дослідження коефіцієнту теплопроводності сільськогосподарських матеріалів

Теплопровідність є важливим фізичним параметром речовини. Величину коефіцієнта теплопровідності первинно визначають експериментальним шляхом. У загальному випадку теплопровідність залежить від роду речовини, її температури, тиску.

Таблиця 5.1. Дослідні дані і результати обчислень

Найменування розмірів	Позначення	Номір виміру
Матеріал зразка	-
Товщина зразка, м
Термо-ЕДС диференційної термопари, мВ
Термо-ЕДС гарячої термопари, мВ
Термо-ЕДС холодної термопари, мВ
Термо-ЕДС щільності теплового потоку, мВ
Щільність теплового потоку, Вт/м2
Різниця температур, оС
Середня температура, оС
Коэфіцієнт теплопровідності, Вт/м • оС

Рис. Схема лабораторної установки для визначення коефіцієнта теплопровідності сільськогосподарських матеріалів:

Алгоритм розрахунку коефіцієнта теплопроводності

1. Щільність теплового потоку

де - розмір термо - ЕДС датчика теплового потоку, мВ;

- коефіцієнт датчика теплового потоку, .

2. Різниця температур холодної і гарячої поверхонь зразка



де - розмір термо - ЕДС диференційної термопари, мВ;

- коефіцієнт термопари (0,083 мВ/ ^оС).

3. Коефіцієнт теплопровідності

де - товщина зразка, м.

4. Температура гарячої поверхні зразка

де - розмір термо - ЕДС гарячої термопари, мВ.

5. Температура холодної поверхні зразка

,

де - розмір термо - ЕДС холодної термопари, мВ.

6. Середня температура, яка порівняно зі знайденим значенням коефіцієнта теплопровідності

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Дослідження параметрів стану робочого тіла КВ-300М стосовно його конструкції

1. Мета роботи

Вивчити процес отримання перегрітої пари на прикладі роботи котельного агрегату КВ-300М.

Ознайомитись з правилами експлуатації котельного агрегату КВ-300М, протипожежними заходами та технікою безпеки при його роботі.

2. Призначення і область застосування котельного агрегату КВ-300М

Котел КВ-300М призначений для одержання перегрітої пари і гарячої води для запарювання кормів, теплової обробки продуктів сільськогосподарського виробництва, опалення помешкань і інших теплових потреб.

Таблиця 1.1 Технічна характеристика котла КВ-300М

Найменування	Значення
Паропродуктивність, кг/год Параметри пари: надлишковий тиск, кПа (кгс/см2) температура, оС Габаритні розміри: довжина з пальником, мм діаметр, мм вага котла з пальником, кг Ємність котла (по середній позначці водомірного скла), л Поверхня нагрівання, м2 Час запуску котла, хв. Паливо Коефіцієнт корисної дії, % Витрата палива, кг/год Кількість води, що нагрівається, кг/год	400 70 (0,7) 125 3360 1260 1385 1100 14 25 паливо грубне ТУ 38101656-76 80 від 10 до 31 1500

Рис.1.1 Технологічна схема котла КВ-300М

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Вивчення конструкції та правил експлуатації теплогенератора ТГ-1, 5

1. Мета роботи

Вивчити властивості вологого повітря, Hd - діаграми, термодинамічні процеси сушіння.

Вивчити конструкцію, принцип дії, правила експлуатації теплогенератора ТГ-1,5 , протипожежні заходи і техніку безпеки при його роботі.

2. Призначення й область застосування теплогенератора ТГ-1,5

Теплогенератор ТГ-1,5 призначений для повітряного опалення і вентиляції тваринницьких і птахівницьких ферм, комплексів, виробничих помешкань і теплиць.

Таблиця 2.1. Технічна характеристика теплогенератора ТГ-1,5

Найменування	Значення
Тип теплогенератора	Стаціонарний
Регулювання процесу горіння	автоматичне і ручне
Теплова потужність, не менше	175 (150)
Об'єм нагрітого повітря, приведений до стандартних умов, м3/год	10000…14000
Ступінь нагрівання повітря, оС	35...50…50
Паливо	Паливо грубне, побутове ТУ 38.101.653-76 або дизельне ДСТУ 305-73
Робочий тиск палива, МПа (кгс/см2)	0,6...1…1,2(6…12)
Витрата палива не більш (при тепловій потужності 175), кг/год	16,8
Кінематична в'язкість палива не більш, сСт	4
Загальна встановлена потужність, кВт	4,6
ККД, %	87...90
Головний вентилятор	Осьовий із регульованою подачею
Форсунка	Механічна з регульованою подачею палива і повітря
Рід току	Змінний - 50 Гц, 220/ 380 В
Маса теплогенератора без комплекту монтажних частин, кг	515
Термін служби теплогенератора не менше, років	5
Обслуговуючий персонал	1 слюсар-електрик із розрахунку 1 люд/год на добу

Рис. 2.1 Технологічна схема теплогенератора ТГ-1,5

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

«Випробування теплообмінного апарата типу «труба в трубі»

1. Мета роботи

Вивчити методику випробування, експериментально визначити раціональні режими роботи теплообмінника.

2. Виконанню випробування теплообмінного апарата типу «труба в трубі»

Теплообмінником називають апарат, у якому здійснюється теплообмін між двома або декількома теплоносіями, або між теплоносіями і твердими тілами (стінкою, насадкою). В окремому випадку роль теплоносіїв і твердих тіл, які беруть участь у теплообміні, може виконувати і середовище, яке оточує апарат.

Рис. 6.1 Схема лабораторної установки для випробування теплооб-мінника типу «труба в трубі»

Таблиця 6.1. Результати вимірів і обчислень, що характеризують роботу теплообмінника типу «труба в трубі»

Величини, які підлягають виміру або обчисленню	Умовні позн.	Чисельнезначення
Робота теплообмінника по протиточній схемі Показання термометрів, оС Термометр 8
Термометр 5
Термометр 6
Термометр 7
Різниця температур теплоносіїв, оС
Середня логарифмічна різниця температур, оС
Робота теплообмінника по прямоточній схемі Показання термометрів, оС Термометр 8
Термометр 5
Термометр 6
Термометр 7
Різниця температур теплоносіїв, оС
Середня логарифмічна різниця температур, оС
Співвідношення між значеннями при роботі за протиточною і прямоточною схемами
Маса води, що нагрівається, за один дослід при встановленому режимі (маса води в заповненому мірному баку), кг
Час заповнення водою, що нагрівається, мірного бака, с
Середній діаметр внутрішньої труби, м
Робоча довжина внутрішньої труби, м
Теплова потужність теплообмінника, Вт
Поверхня нагрівання теплообмінника (по середньому діаметру внутрішньої труби), м2
Коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2 . К)

Рис. 6.2. Характер зміни температурного перепаду: а - прямоточна схема, б - протиточна схема.

Алгоритм розрахунку основних показників

1. Обчислити різниці температур і для обох схем роботи теплообмінника

по протиточній схемі

,

по прямоточній схемі

2. Для схем (рис. 6.2 а,б) визначити значення середньої логарифмічної різниці температур :

по протиточній схемі

по прямоточній схемі

3. Визначити співвідношення між значеннями , при роботі теплообмінника по протиточній і прямоточній схемі.

=

4. Теплова потужність теплообмінника ,Вт

де - теплоємність води.

повітряний газовий компресор теплообмінний

5. Поверхня нагрівання теплообмінника (по середньому діаметру труби)

6. Коефіцієнт теплопередачі

Список літератури

1. Баскаков А.П. и др.Теплотехника. - М.: Энергоиздат, 1982. - 262 с.

2. Бандарев В.А. и др. Теплотехника. - Минск: Высшая школа, 1976. - 380 с.

3. Драганов Б.Х. Теплотехніка. - Київ: Фірма «ІНКОС», 2005. - 400с.

4. Есин В.В. и др. Практикум по теплотехнике и применению тепла в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1971. - 255 с.

5. Захаров А.А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве. - М.: Агропромиздат, 1985. - 174 с.

6. Михеев М.А. Основы теплопередачи. - М.: ГЭИ, 1973 г. - 386 с.

7. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. - М.: Энергоиздат, 1984. - 416 с.

8. Швец И.Т. и др. Теплотехника. - К.: Вища школа, 1976. - 518 с.

9. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу теплотехніки. -ТДАТУ: Мелітополь, 2009. - 112 с.

Размещено на Allbest.ru