Sprawozdanie z laboratorium nr 3
Przykład P.4.4 W sprężarce trójstopniowej sprężany jest strumień 6,4∙10-5 kmol/s powietrza (T=293K, p=1atm) do ciśnienia 60bar.
Sprężanie politropowe (metoda ASME)
Sprawność mechaniczna 100%
Sprawność politropowa 72%
Model obliczeniowy sprężarki MCompr
a)strumień po każdym stopniu schładzany jest do temp. 308K, spadek ciśnienia w każdej chłodnicy jest równy 0
model termodynamiczny |
PR-BM |
Ideal |
RK-Soave |
praca sprężarki [W] |
1 212,84 |
1 209,98 |
1 215,15 |
odebrane ciepło [W] |
1 211,76 |
1 182,14 |
1 209,55 |
profil temp. |
1. 501,4K 2. 526,3K 3. 525,9K |
1. 501,5K 2. 526,4K 3. 525,4K |
1. 501,5K 2. 526,5K 3. 526,4K |
profil ciśnienia |
1. 3,95bar 2. 15,4bar 3. 60bar |
1. 3,95bar 2. 15,4bar 3. 60bar |
1. 3,95bar 2. 15,4bar 3. 60bar |
b)strumień schładzany jest po trzecim stopniu do temp. 308K, spadek ciśnienia w chłodnicy jest równy 0 (model obliczeniowy chłodnicy Heater)
model termodynamiczny |
PR-BM |
Ideal |
RK-Soave |
praca sprężarki [W] |
2 136,27 |
2 125,59 |
2 138,02 |
odebrane ciepło [W] |
2 135,2 |
2 097,8 |
2 132,4 |
profil temp. |
1. 501,4K 2. 836,0K 3. 1342K |
1. 501,5K 2. 836,1K 3. 1341K |
1. 501,4K 2. 836,2K 3. 1342K |
profil ciśnienia |
1. 3,95bar 2. 15,4bar 3. 60bar |
1. 3,95bar 2. 15,4bar 3. 60bar |
1. 3,95bar 2. 15,4bar 3. 60bar |
Uzyskane dla poszczególnych modeli wartości niewiele różnią się od siebie. Oznacza to że każdy z modeli jednakowo dobrze opisuje zachowanie powietrza podczas sprężania (w warunkach sprężania powietrze może być traktowane jako gaz idealny).
Ze względu na:
a)wartość całkowitej pracy sprężania
b)całkowite ciepło odbierane przy chłodzeniu
c)temperaturę powietrza po każdym stopniu
korzystniejszy do zastosowania jest wariant z chłodzeniem po każdym stopniu.
Dodatkowo dla wariantu schładzania po trzecim stopniu (model Ideal)wykonano analizę wrażliwości, aby ocenić jak ilość całkowitej pracy sprężania L i ilość ciepła którą należy odebrać podczas chłodzenia Q zmienia się z ciśnieniem powietrza na wylocie ze sprężarki:
VARY 1 |
Q |
L |
B1 |
|
|
PARAM |
|
|
PRES |
|
|
|
|
|
N/SQM |
WATT |
WATT |
5,50E+06 |
2013,075 |
2040,912 |
5,60E+06 |
2030,502 |
2058,338 |
5,70E+06 |
2047,639 |
2075,475 |
5,80E+06 |
2064,576 |
2092,413 |
5,90E+06 |
2081,32 |
2109,157 |
6,00E+06 |
2097,876 |
2125,713 |
6,10E+06 |
2114,249 |
2142,086 |
6,20E+06 |
2130,444 |
2158,281 |
6,30E+06 |
2146,466 |
2174,302 |
6,40E+06 |
2162,318 |
2190,155 |
6,50E+06 |
2178,006 |
2205,842 |
6,60E+06 |
2193,534 |
2221,37 |
6,70E+06 |
2208,844 |
2236,68 |
6,80E+06 |
2224,061 |
2251,897 |
6,90E+06 |
2239,129 |
2266,965 |
7,00E+06 |
2254,051 |
2281,887 |
Całkowita praca sprężania L i ilość ciepła którą należy odebrać podczas chłodzenia Q zmienia się liniowo z ciśnieniem powietrza na wylocie ze sprężarki.
Ćwiczenie 3 Należy uzyskać etylen pod ciśnieniem 4∙106Pa i o temp. 313K w ilości 0,07kmol/s, dysponując tym gazem pod ciśnieniem 5,5∙105Pa i w temp. 313K
Model PR-BM
Model obliczeniowy sprężarki MCompr
Model obliczeniowy chłodnicy Heater
Sprężanie politropowe (metoda ASME)
Sprawność mechaniczna 95%
Sprawność politropowa 72%
Chłodzenie po każdym stopniu do temp. początkowej
Spadek ciśnienia w każdej chłodnicy jest równy 0
wariant |
sprężanie jednostopniowe |
sprężanie dwustopniowe |
sprężanie trójstopniowe |
praca sprężarki [W] |
645 429 |
647 565 |
648 040 |
odebrane ciepło [W] |
739 690 |
741 720 |
742 170 |
profil temp. |
1. 488,8K
|
1. 397,8K 2. 489,3K |
1. 368,9K 2. 427,6K 3. 489,4K |
profil ciśnienia |
1. 4∙106Pa |
1. 1,48∙106Pa 2. 4∙106Pa |
1. 1,07∙106Pa 2. 2,07∙106Pa 3. 4∙106Pa |
Dla każdego z wariantów potrzebna całkowita praca sprężarki i całkowite ciepło, które należy odebrać podczas chłodzenia mają praktycznie identyczne wartości. Podobnie jest z temperaturom ostatniego stopnia (wartość zapisana kursywą). Tak więc o wyborze wariantu sprężania decydujemy na podstawie kosztów aparaturowych. Wariant sprężania jednostopniowego wymaga zbudowania tylko jednego stopnia sprężania i jednej chłodnicy tak, więc jest najbardziej ekonomiczny.
Wyszukiwarka