Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” icon

Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів”




НазваМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів”
Сторінка1/3
Дата04.07.2012
Розмір277 Kb.
ТипДокументи
  1   2   3

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


2518 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичних занять

з дисципліни “Технології використання стиснутих газів”

для студентів денної форми навчання напряму підготовки

090508 "Енергетика" спеціальності

"Компресори, пневмоагрегати та вакуумна техніка"


Суми

Видавництво СумДУ

2009


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


До друку та в світ

дозволяю на підставі

"Єдиних правил", п. 2.6.14


Заступник першого проректора -

начальник організаційно -

методичного управління В.Б. Юскаєв


^ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичних занять

з дисципліни “Технології використання стиснутих газів”

для студентів денної форми навчання напряму підготовки

090508 "Енергетика" спеціальності

"Компресори, пневмоагрегати та вакуумна техніка"


Усі цитати, цифровий,

фактичний матеріал

і бібліографічні

відомості перевірені,

написання одиниць

відповідає стандартам


Укладач Бондаренко Г.А.


Відповідальний за випуск С.М.Ванєєв

В.о. декана інженерного факультету О.Г. Гусак


Суми

Видавництво СумДУ

2009


Навчальне видання


^ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до практичних занять

з дисципліни “Технології використання стиснутих газів”

для студентів денної форми навчання напряму підготовки

090508 "Енергетика" зі спеціальності

"Компресори, пневмоагрегати та вакуумна техніка"


Відповідальній за випуск С.М. Ванєєв

Редактор Н.В. Лисогуб

Комп’ютерне верстання Л.М. Антонова


Підп. до друку 05.01. 2009, поз.

Формат 6084/16. Папір офс. Гарнітура Times New Roman Cyr.Друк офс.

Ум. друк. арк. 2,09. Обл.-вид.арк. 1,48.

Тираж 40 пр. Собівартість вид.

Зам. №


Видавництво СумДУ при Сумському державному університеті

40007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2

Свідоцтво про внесення суб’єкта видавничої справи до Державного реєстру

ДК № 3062 від 17.12.2007.

Надруковано у друкарні СумДУ

40007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2.

Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів" для студентів денної форми навчання напряму підготовки 090508 "Енергетика"/ Укладач Г.А. Бондаренко. - Суми: Вид-во СумДУ, 2009.- 34с.


^ КАФЕДРА ТЕХНІЧНОЇ ТЕПЛОФІЗИКИ


ЗМІСТ

С.

Вступ……………………………………………………….4

  1. Властивості газів і газових сумішей…………………5

    1. Визначення параметрів газів………………………………...5

    2. Газові суміші………………………………………………….7

    3. Гази при надвисоких тисках…………………………………8

  2. Стиснуте повітря……………………………………...10

    1. Використання стиснутого повітря…………………………10

    2. Транспортні системи з використанням

    3. стиснутого повітря…………………………………………..13

  3. Природний та горючі гази……………………………16

    1. Природний газ……………………………………………….16

    2. Скраплені вуглеводневі гази………………………………..21

  4. Технічні гази…………………………………………..26

Додаток А: Таблиця властивостей газів………………...31

Список літератури………………………………………...33


3

ВСТУП

У даних методичних вказівках наведені матеріали для виконання практичних занять, що передбачені програмою навчання з дисципліни «Технології використання стиснутих газів» для студентів 4-го курсу інженерного факультету денної форми навчання професійного напряму 090508 –«Енергетика».

Матеріали викладаються згідно з курсом лекцій з цієї дисципліни, а саме відповідно до розділів:

  1. Основи теорії технологій газів

  2. Технології використання повітря

  3. Технології видобування та використання природних та горючих газів

  4. Технології одержання та використання технічних газів.

Викладення матеріалів виконано у формі практичних занять, більша частина яких має вигляд прикладів із наведенням необхідних відомостей та формул з теорії, деякі доведені до численних результатів, а інші - у вигляді задач.

Така форма повинна сприяти вивченню та закріпленню матеріалу курсу, а також розвинути навички самостійного рішення практичних занять.

Використання даних методичних вказівок потребує знань та навичок розв’язання задач з термодинаміки, газодинаміки, гідравліки в обсягах, що передбачаються програмою навчання професійного напряму.

Користування методичними вказівками не потребує додаткової літератури. Усі необхідні дані наведені у тексті задач, окрім таблиць властивостей газів і діаграм стану газів.


4

  1. ^ ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ І ГАЗОВИХ СУМІШЕЙ


1.1 Визначення параметрів газів

Розв’язання задач з визначення параметрів стану газів базується на таких головних співвідношеннях:

- маса газу, що міститься у об’ємі V;

- рівняння Клапейрона-Менделєєва;

- універсальне рівняння газового стану;

- адитивне рівняння для визначення параметрів газової суміші, де - масова або об’ємна частка газів, що входять до суміші;

Рн = 1бар; tн= 00 С – нормальні умови.


Задача 1

У балоні ємністю 200 літрів міститься азот при тиску
240 бар. Температура навколишнього середовища +200С.

Визначити об’єм газу при нормальних умовах.

Маса газу незмінна М = Мн

Маса газу у балоні ємністю V дорівнює

, де - густина газу.

Об’єм, який потрібен газу при нормальних умовах

, де .


Задача 2

Газопроводом транспортується природний газ у кількості 150 млн нм3/добу. Тиск у газопроводі 56 бар. Яка масова витрата газу влітку (t = 30оС) та в зимовий період (t = -10оС)?

Масова витрата газу

,


5

де розраховується за формулою для означених вище умов.


Задача 3

Агрегат ГПА-Ц-6,3 перекачує 200 м3/хв за умовами на всмоктуванні (Рвс= 40бар, tвс= 100С). Перерахувати об’ємну витрату газу за умови нагнітання н = 56 бар, tн= 65оС).

Масова витрата від всмоктування до нагнітання не змінюється: Мвс = Мн.

Виходячи з формул , , знаходимо

.


Задача 4

П’ять кілограмів зрідженого азоту вилили в замкнуту порожню ємність об’ємом 0,8 м3. Після випаровування температура посудини доведена до 20оС. Який тиск в ємності при цих умовах?

Маса зрідженого та газоподібного азоту однакова: Мз = М. Об’єм, який заповнює газ, дорівнює V. Маса газу

.

Тиск дорівнює

.


Задача 5

Балон з невідомим газом має написи: об’єм 40л, тиск
6,0 ^ МПа, маса балона (тара) 100 кг. Як можна визначити, який газ міститься у балоні?

Перш за все необхідно зважити на терезах масу балона з газом (брутто). Потім підрахувати масу газу (нетто):

^ М = Мбр - Мтара.

6

Далі з рівняння



при температурі навколишнього середовища знайдемо газову сталу R, а потім з довідника для газів визначимо газ.


^ 1.2. Газові суміші


Задача 6

У посудині ємністю 2м3 при тиску 10 МПа і температурі 300С міститься суміш газів, що складається з об’ємних часток (rі): СН4 - 0,8; СО2 – 0,05; N2 – 0,08; О2 – 0,06; Н2 – 0,01. Визначити масу газової суміші, якщо газові сталі Rі та молекулярні маси для всіх компонентів задані.

Рівняння Клапейрона - Менделєєва для об’єму

.

Газова стала суміші газів

,

де - масова частка:

.

Молекулярна маса газової суміші

.

Газова стала суміші може бути обчислена також, виходячи з формули для універсальної газової сталої

.

Маса суміші визначається з рівняння Клапейрона-Менделєєва.


Задача 7

Для акустичних випробувань необхідна газова суміш, в

7

якій швидкість звуку дорівнює 500 м/с при нормальних умовах. Підібрати газову суміш з двох компонентів – повітря і гелію.

Швидкість звуку у газовому середовищі

м/с.

Для першого наближення беремо для суміші газів

kсм = 1,4, тоді для суміші необхідно

.

З іншого боку, , для повітря , для гелію .

Оскільки , то , звідки

.

Далі необхідно зробити уточнення рішення з урахуванням того, що .

Для суміші газів

,

причому

.

З цього рівняння знайдемо потрібне значення , далі уточнюємо значення , знаходимо нове значення і повторюємо розрахунок до зближення з результатом попереднього розрахунку.


8

^ 1.3. Гази при надвисоких тисках


Течія газів через звужувальні пристрої супроводжується

зниженням тиску. При цьому робота розширення нікуди зовні не передається, тобто цей процес проходить без звершення зовнішньої роботи, тому і1 = і2.

Оскільки , то для ідеального газу процес дроселювання відбувається при

Т1 = Т2 (dT = 0).

Для реального газу має місце так званий дросель-ефект, при цьому можливі три випадки: 1)dT = 0; 2)d T > 0; і 3)dT < 0.

У першому випадку температура не змінюється і називається температурою інверсії (), якщо температура газу , дроселювання відбувається зі зниженням температури, якщо , – то із підвищенням. залежить від властивостей газу і насамперед від тиску.


Задача 8

Експериментальний відцентровий компресор для стиснення етилену від 100 МПа до 250 МПа має кінцеві ущільнення вала, які складаються з секцій лабіринтового та маслозапорного ущільнень. Лабіринтове ущільнення розраховане на перепад тиску з 250 до 100 МПа; воно має проміжні розвантажувальні камери з тиском 200 та 150 МПа. Використовуючи діаграму стану етилену, визначити температуру газу в усіх камерах, якщо перед ущільненням температура дорівнює 323оК.


Задача 9

Використовуючи діаграми стану азоту та етилену, визначити, до якого тиску можливе дроселювання газів від параметрів 200 МПа, 2400 С, щоб температура в кінці процесу дорівнювала її максимально можливому значенню.


9

  1. ^ СТИСНУТЕ ПОВІТРЯ


2.1. Використання стиснутого повітря


Задача 10

До якої температури необхідно нагріти повітря в повітряній кулі діаметром 10 м, щоб вона була спроможна підняти вантаж масою 100 кг?

Оточуючі умови: тиск – 1 бар, температура 200 С.

Рівняння рівноваги сил, що діють на кулю

,

- архімедова сила;

- сила ваги кулі;

- сила ваги вантажу.

Після підстановки в рівняння цих значень маємо

, звідки

, і, нарешті, необхідна температура підігріву повітря в кулі становить

, або в градусах Цельсія t=T-273.


Задача 11

Для технологічної лінії виготовлення пластикової тари потрібно 500 кг/год стиснутого до 0,8 МПа повітря, яке не містить у собі вологи та олії. Маємо два поршневих так званих «сухих» компресори з характеристиками:

ЗВШ 1,6 – 6/10с (Vн=6 нм3/хв; Рк=1,0 МПа, tк=600С);

ЗВШ 1,6 – 10/9с (Vк=13 нм3/хв; Рк=0,9 МПа).

Вибрати найбільш придатний компресор до умов експлуатації.

Масова продуктивність першого компресора розрахована при нормальних умовах

,

10

а другого - за умови на нагнітання

,

де .

Потрібна масова продуктивність

m = 500/3600=0,15 кг/с.

Найбільше відповідає умовам експлуатації другий компресор ЗВШ 1,6-10/9с.


Задача 12

Визначити тиск і продуктивність поршневого компресора для продування стиснутим повітрям кесона у формі півкулі з радіусом сфери 5 м , який встановлено на дні водоймища на глибині 50 м. Продування повинне виконуватися за 2 години. Температуру в середині кесона взяти такою, що дорівнює 20о.




Об’єм кесона

.

Необхідний тиск повітря

.

Продуктивність компресора за умовами нагнітання

,

Рисунок 2.1.

де термін продування.

Продуктивність компресора зведена до нормальних умов:

.

Цим умовам відповідає компресор типу ВУ-22/16 (; Рк=8кг/см2; N=144кВт) виробництва
АТ «Мелком» (м. Мелітополь).


11

Задача 13

Для підйому затонулого на глибині 100 м судна з масою 50т використовують два понтони, які занурюють заповненими водою, а потім продувають стиснутим повітрям. Розрахувати ємність понтонів, виходячи з того, що тиск повітря у понтонах дорівнює тиску оточуючої води, та час, необхідний для закачування повітря у понтони, якщо продуктивність компресорної станції дорівнює .

Рівняння рівноваги сил

FА = Рсn,

де Рс - сила ваги судна; Рn - сила ваги понтонів із повітрям;

FА – -Архімедова сила.




Масою оболонок понтонів нехтуємо.

;

,

де і - щільність води і повітря.

З рівняння рівноваги маємо

.

Потрібний сумарний об’єм понтонів

Рисунок 2.2

.

Кількість повітря, м3, необхідного для накачування понтонів, зведеного до нормальних умов

.

Тиск повітря, бар, у понтоні дорівнює тиску води на глибині Нм.

.

12

Час, хв, необхідний для накачування понтонів

.

  1   2   3

Схожі:

Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет
Методичні вказівки до виконання індивідуального завдання „Властивості, одержання І використання технічних газів. Технології, машини...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМіністерство освіти І науки України Сумський державний університет 3542 збірник задач із дисципліни «Технологія використання стиснутих газів»
Збірник задач із дисципліни «Технологія використання стиснутих газів» / укладачі: Г. А. Бондаренко, С. О. Шарапов. – Суми : Сумський...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМетодичні вказівки до практичних занять з дисципліни "Технології використання стиснутих газів" для студентів денної форми навчання напряму підготовки
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів" для студентів денної форми навчання...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Холодильні технології”
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Холодильні технології” для студентів денної форми навчання напряму підготовки...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Термоекономічні розрахунки кліматичних установок”/ Укладачі: В. М. Арсеньєв,...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Гідрогазодинаміка”
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Гідрогазодинаміка” для студентів денної форми навчання напряму підготовки 050604...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів”
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні типи компресорів” для студентів денної форми навчання напряму підготовки...
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки
Методичні вказівки до виконання практичних занять з курсу “Табличні процесори” для студентів спеціальності 080402
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет методичні вказівки до виконання практичних занять з дисципліни “Тепловикористовуючі холодильні машини”
Тема 1 – Розрахунок параметрів циклу Чистякова-Плотнікова для тепловикористовуючої холодильної машини
Міністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2518 методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Технології використання стиснутих газів” iconМіністерство освіти І науки україни сумський державний університет 2506 методичні вказівки до практичних занять студентів з дисциплін “Газова динаміка” І
Методичні вказівки до практичних занять студентів з дисциплін “Газова динаміка” І “Спеціальні розділи теплофізики” напряму підготовки...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи