Sprężarki

( zad. 1-5 sprężarki wyporowe, 6-9 sprężarki rotodynamiczne)

1. Jednostopniowa sprężarka, bez przestrzeni szkodliwej, zasysa 100 m

3

/h powietrza przy

ciśnieniu bezwzględnym 1bar i temperaturze 15



C. Ciśnienie po sprężaniu wynosi 5 bar. Ile

wyniesie różnica między teoretyczną mocą napędową w wypadku sprężania izotermicznego i
politropowego przy wykładniku z=1,15. Jakie jest natężenie przepływu wody chłodzącej
cylinder w obu przypadkach, jeżeli jej temperatura wzrasta od 15



C do 40



C.

2. Dwie sprężarki pracują w układzie równoległym zasysając powietrze przy parametrach 1 bar i

27



C, a wytłaczają je przy ciśnieniu 49 bar. W obu sprężarkach proces sprężania przebiega

politropowo z wykładnikiem 1,3 oraz obie mają jednakową wydajność 150 kg/h. Pierwsza
sprężarka jest jednostopniowa, a druga dwustopniowa. Przyrost temperatury wody
przepływającej przez chłodnicę międzystopniową wynosi 22



C.

Obliczyć:



o ile mniejsza jest moc teoretyczna napędu drugiej sprężarki?



jakie jest natężenie wody przepływającej przez chłodnicę międzystopniową, jeżeli
temperatura czynnika sprężanego, napływającego do drugiego stopnia ma być taka
sama, jak przed stopniem pierwszym?

3. Jednostopniowa sprężarka jednostronnego działania ma przestrzeń szkodliwą o objętości 4

litry, a maksymalną objętość przestrzeni roboczej 100 litrów. Zasysanie odbywa się przy
ciśnieniu 0,95 bar, a wytłaczanie przy 5,7 bar. Sprężanie jest politropowe przy wykładniku
z

1

=1,3 a rozprężanie powietrza pozostałego w przestrzeni szkodliwej przy z

2

=1,25. Obliczyć

współczynnik wydajności sprężarki



przyjmując, że jednym zjawiskiem obniżającym

wydajność sprężarki jest oddziaływanie przestrzeni szkodliwej.

4. Jednostopniowa dwucylindrowa sprężarka jednostronnego działania ma następującą

charakterystykę: średnica cylindra 230mm, skok tłoka 300mm, prędkość obrotowa 300
obr/min. Przy ciśnieniu 7bar i temperaturze 133



C sprężarka wytłacza 1m

3

/min powietrza.

Uzyskano wykres indykatorowy sprężarki o powierzchni F=1940 mm

2

i podstawie równej

b=100 mm. Stała indykatorowa uwzględniająca ugięcie sprężyny i przekładnię wynosi
a=10 mm/bar. Sprawność mechaniczna sprężarki wynosi



m

=0,92. Zasysanie odbywa się przy

p

1

=1bar, t

1

=17



C. Obliczyć:



rzeczywistą wydajność sprężarki odniesioną do warunków zasysania,



współczynnik wydajności sprężarki,



moc izotermiczną, indykowaną i na wale,



sprawność wewnętrzną izotermiczną (indykowaną) oraz sprawność całkowitą
izotermiczną.

5. Jednostopniowa sprężarka tłokowa spręża izotermicznie powietrze od ciśnienia p

s

=0,1 do

p

t

=0,4MPa. Względna objętość szkodliwa sprężarki wynosi



=0,08. Wskutek dławienia gazu

przy przepływie przez zawory sprężarki powstaje strata ciśnienia



p

s

=10kPa przy ssaniu i



p

t

=20kPa przy wytłaczaniu. Obliczyć rzeczywisty współczynnik objętościowy sprężarki

tłokowej (sprawność wolumetryczną).

6. Sprężarka wirnikowa spręża 30 000 m3/h (w odniesieniu do warunków normalnych)

powietrza od parametrów p

1

=1bar, t

1

=27



C do ciśnienia p

2

=6bar. Sprawność izentropowa



i

=0,83, sprawność mechaniczna



m

=0,93. Obliczyć moc napędową sprężarki oraz

temperaturę powietrza po sprężaniu rzeczywistym, nieizentropowym. Przyjąć dla powietrza
ciepło właściwe c

p

=1 kJ/kgK, wykładnik izentropy κ=1,4. Energię kinetyczną na wlocie i

wylocie pominąć.

7. Oblicz sprawność izentropową i moc napędu sprężarki z zadnia poprzedniego przy

uwzględnieniu energii kinetycznej strumienia czynnika, przyjmując prędkość przepływu na
wlocie w

1

=20 m/s, a na wylocie w

2

=120 m/s.

8. Obliczyć rzeczywistą moc napędu sprężarki wirnikowej złożonej z dwóch części, między

którymi znajduje się intercooler (międzystopniowa chłodnica gazu). W sprężarce spręża się
𝑚̇=8 kg/s powietrza od p

0

=1 bar, t

0

=27



C do p

2

=4 bar. Spręż jest jednakowy w obu częściach

sprężarki. Spadek temperatury gazu wynosi 60% rzeczywistego przyrostu temperatury w
pierwszym stopniu sprężania. Przyjąć, że w chłodnicy nie następuje spadek ciśnienia.
Sprawność izentropowa każdej części sprężarki wynosi



i

=0,85, sprawność mechaniczna



m

=0,94. Przyjąć dla powietrza ciepło właściwe c

p

=1 kJ/kgK, wykładnik izentropy κ=1,4.

Energię kinetyczną na wlocie i wylocie pominąć.

9. Sprężarka wirnikowa spręża powietrza od p

0

=1000 hPa, t

0

=10



C do p

2

=2 bar w dwóch

stopniach. Sprawność izentropowa pojedynczego stopnia



i

=0,82. Spręż w obu stopniach jest

jednakowy. Obliczyć sprawność izentropową całej sprężarki. Traktować powietrze jako gaz
kalorycznie doskonały.