PROBLEM SET 6 (Kompresörler)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi
Kimya Mühendisliği Bölümü
KM 273 Mühendislik Termodinamiği
Prof. Dr. Ayşe MURATHAN - Prof.Dr. Atilla MURATHAN
11.12.2009
PROBLEM SET 6
(Kompresörler)
1. Silindir ölü hacim yüzdesi c = 0,05 olan bir kompresör ile, adyabatik olarak hava sıkıştırılmaktadır. (γ = 1,4)
a) Hacimsel verimin ev = 0,50 olması için basınç oranı ne olmalıdır?
b) Hangi basınç oranında hacimsel verim sıfır olur?
2. 1 bar basıncındaki hava politropik olarak tek kademede 10 bar basınca sıkıştırılacaktır. Politropik üs n = 1,28
dir. Silindir ölü hacim yüzdesinin, a) c = 0,05, b) c = 0,10 ve c) c = 0.20 olması halinde hacimsel verimi
hesaplayınız.
3. Hava 1 bar basınçtan 140 bar basınca kadar çok kademeli olarak sıkıştırılacaktır. Her kademedeki basınç
oranının r ≤ 5 olması istenilmektedir.
Buna göre,
a) Kademe sayısını bulunuz.
b) Her kademe sonundaki basınçları hesaplayınız.
4. 10 kW gücünde bir hava kompresörü ile 1 bar basıncındaki hava 4 bar basınca kadar politropik olarak tek
kademede sıkıştırılmaktadır. Politropik üs n =1,32 dir. Kompresörün efektif verimi 0,75 dir.
a) Bu kompresör ile 1 kW.saat enerji harcanarak kaç m3 hava basılabilir ?
b) Kompresör kapasitesi nedir ?
5. Tek kademeli ve çift etkili bir kompresör ile 1,013 bar basınç ve 15 °C sıcaklıktaki havadan dakikada 14 m3 'ü 7
bar basınca kadar politropik olarak sıkıştırılacaktır (n =1,30). Silindir ölü hacim yüzdesi c = 0,05 ve piston hareketi
300 devir/dakika dır.
a) Havanın kompresörden çıkış sıcaklığını,
b) Silindir aktif hacmini,
c) Kompresör efektif verimi η = 0,75 olduğuna göre kompresörün gerçek gücünü hesaplayınız.
6. Tek kademeli ve tek etkili bir kompresörün silindir çapı 20 cm ve piston hareket boyu 30 cm dir. Silindir ölü
hacim yüzdesi c = 0,05, piston hareketi 500 devir/dakika dır.Kompresöre 0,97 bar basıncında ve 20 °C da hava
girmekte ve 5,5 bar basınca kadar politropik olarak sıkıştırılmaktadır.(Politropik üs n = 1,30 )
a) Hacimsel verimi hesaplayınız.
b) Bu kompresörle giriş koşullarındaki havadan 1dakikada kaç m3 basılabilir ?
c) Efektif verim 0,80 olduğuna göre kompresör gücü nedir ?
d) Bu kompresör ile 1 kW saat enerji harcanarak kaç m3 hava basılabilir ?
e) İzotermik verim nedir ?
7. 1 bar basıncındaki hava 20 bar basınca kadar tek kademede politropik olarak sıkıştırılmaktadır. (Politropik üs
n =1,25)
a) Hacimsel verim ev = 0,50 olduğuna göre silindir ölü hacim yüzdesi nedir ?
b) Silindir ölü hacim yüzdesi c = 0,07 olması halinde hacimsel verim ne olur ?
c) Silindir ölü hacim yüzdesi (a) da olduğu gibiyse, bu kompresör ile tek kademede en çok kaç
bar basınca kadar hava basılabilir?
8. Ölü hacim yüzdesi c = 0,10 olan bir kompresör ile politropik olarak tek kademede hava sıkıştırılacaktır. Politropik
üs n =1,25 dir.
a) Hacimsel verimin en az 0,80 olması için basınç oranı en çok kaç olabilir ?
b) 1bar basıncındaki havayı 108 bar basınca kadar, hacimsel verim 0,80 den az olmayacak şekilde
sıkıştırabilmek için kademe sayısı en az kaç olmalıdır ?
9. Tek kademeli ve tek etkili bir kompresörün motor gücü 23 kW dır. Bu kompresör ile 1,013 bar basınç ve 15 °C
sıcaklıktaki hava 8 bar basınca kadar politropik olarak sıkıştırılacaktır (n = 1,30). Kompresörün efektif verimi 0,87;
silindir ölü hacim yüzdesi 0,07, piston hareketi 300 devir/dakika dır. Piston çapı ile boyu birbirine eşittir. Buna
göre,
a) Hacimsel verimi,
b) Giriş koşullarında 1 dakikada basılabilen hava hacmini,
c) Silindir çapını ve boyunu,
d) 1 kW saat enerji ile kaç m3 hava basılabileceğini hesaplayınız.
10. Tek kademeli ve tek etkili bir kompresör ile 1 bar basınç 30 °C sıcaklıktaki hava 6,5 bar basınca kadar politropik
olarak sıkıştırılmaktadır. (n=1,25). Silindir ölü hacim yüzdesi 0,075 piston hareketi 250 devir/dakika dır. Bu
kompresör ile giriş koşullarında saate 87 m3 hava basılmaktadır. Efektif verim 0,87 olduğuna göre,
a) Hacimsel verimi,
b) Silindir aktif hacmini,
c) Kompresör gücünü hesaplayınız.
11. 15 °C sıcaklık ve 1,013 bar basıncındaki hava tek kademeli ve tek etkili bir kompresör ile 25 bar basınca kadar
politropik olarak sıkıştırılmaktadır. (Politropik üs n =1,30) Silindire bir dakikada alınan gaz hacmi 0,250 m3 dür.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Silindir ölü hacim yüzdesi 0,03 dür. Silindir boyunun çapına oranı h/d = 1,2/1 dir. Piston hareketi 200
devir/dakika dır.
a) Hacimsel verimi,
b) Silindir boyutlarını,
c) Kompresörün teorik gücünü,
d) İzotermik verimi hesaplayınız.
1,013 bar basınç ve 15 °C sıcaklıktaki havadan saatte 270 kg tek etkili ve iki kademeli bir kompresör ile 9 bar
basınca kadar politropik olarak sıkıştırılmaktadır. (Politropik üs =1,30). Her iki silindirde boşluk hacmi yüzdesi
0,05, piston hareketi 300 devir/dakika dır.
a) Hacimsel verimi,
b) Birinci ve ikinci silindirlerin aktif hacmini,
c) Kompresörün teorik gücünü hesaplayınız.
Çift etkili bir hava kompresörü ile 1 bar basınç ve 35 °C sıcaklıkta olan hava 15 bar basınca kadar iki kademede
politropik olarak sıkıştırılmaktadır. Politropik üs n=1,34 dür. Kompresörde bu iki silindirin ölü hacim yüzdesi
0,03 ve piston hareketi 200 devir/dakika dır. Bu kompresör ile dakikada 50 kg hava sıkıştırılmaktadır.
a) Kompresör kapasitesini,
b) Birinci kademe sonundaki basıncı ve sıcaklığı,
c) Birinci silindirde h/d=0,65 ve her iki silindir boyları birbirine eşit olduğuna
göre ikinci silindir çapını,
d) Efektif verim 0,80 olduğuna göre kompresörün gerçek gücünü,
e) İzotermik verimi hesaplayınız.
İki kademeli bir sıkıştırmada, eğer her iki kademedeki sıkıştırma oranları eşit ve gazın silindirlere giriş
sıcaklıkları aynı ise, sıkıştırma işinin minimum olacağını gösteriniz.
1 bar basınç ve 18 °C sıcaklıkta olan hava üç kademeli bir kompresör ile 15 bar basınca kadar politropik olarak
sıkıştırılmaktadır (n =1,30). Kompresörün birinci silindirinin çapı 45 cm, piston hareket boyu 30 cm dir. Ölü
hacim yüzdesi 0,05 dir. Buna göre,
a) Ara kademe basınçlarını,
b) Birinci silindir aktif hacmini ve hacimsel verimi,
c) Gazın kompresörden çıkış sıcaklığını,
d) 1 kg hava'yı basmak için gerekli teorik işi hesaplayınız.
1,25 bar basıncında olan bir gazdan dakikada 10 m3 200 bar basınca kadar politropik olarak sıkıştırılacaktır
(Politropik üs n =1,30). Kompresör efektif verimi 0,75 dir.
a) Basınç oranı r < 5,0 olması halinde kademe sayısını ve ara kademe
basınçlarını bulunuz.
b) Kompresör gücünü hesaplayınız.
c) Bu kompresör ile giriş koşullarındaki 1 m3 gazı sıkıştırabilmek için gerekli
enerji miktarını kW saat olarak hesaplayınız.
1 bar basınç ve 20 °C sıcaklıkta bulunan havadan dakikada 1 m3, 64 bar basınca kadar politropik olarak
sıkıştırılacaktır. (Politropik üs n=1,25)
a) Sıkıştırma iki kademede yapılırsa,
b) Sıkıştırma üç kademede yapılırsa,
Her iki halde gerekli teorik gücü ve gazın kompresörden çıkış sıcaklıklarını hesaplayınız.
1 bar basıncındaki havadan saatte 340 m3, 200 bar basınca kadar politropik olarak sıkıştırılacaktır (n = 1,30).
Basınç oranının r < 5 olması istenmektedir. Buna göre,
a) Kademe sayısını ve ara kademe basınçlarını,
b) Kompresörün teorik gücünü hesaplayınız.
32 °C sıcaklık ve 1 bar basıncında olan hava 112 bar basınca kadar politropik olarak sıkıştırılacaktır. (politropik
üs n=1,28). Gazın kompresörden çıkış sıcaklığını 150 °C dan daha düşük olması istenmektedir.
Buna göre,
a) Kademe sayısını ve ara kademe basınçlarını hesaplayınız.
b) Bu kompresör ile 100 m3/saat hava basıldığında teorik gücü hesaplayınız.
c) Kompresör efektif verimi 0,80 olduğuna göre bu kompresör ile 1 kW saat enerji harcanarak kaç m3 hava
basılabileceğini hesaplayınız.
İki kademeli bir kompresör ile saniyede 1,36 kg hava basılmaktadır. Hava kompresöre 15 °C sıcaklık ve 1 bar
basıncında girmekte ve birinci silindirde 6,8 bar basınca kadar sıkıştırılmaktadır. Birinci silindirden alınan gaz
sabit basınç altında 50 °C a kadar soğutulduktan sonra ikinci silindire girmekte burada 40 bar basınca kadar
sıkıştırılmaktadır. Sıkıştırılmış hava kompresörden 160 °C da çıkmaktadır. Birinci silindirin ölü hacim yüzdesi
0,06 ikinci silindirinki ise 0,08 dir. Politropik üs (n) her ikisinde de aynıdır.
Buna göre;
a) Politropik üs (n) yi,
b) Her iki silindire bir dakikada giren gaz hacmini ve silindir aktif hacmini,
c) Sıkıştırma sırasında soğutma suyuna 1 saniyede verilen ısı miktarını,
d) Her iki silindirde yapılan sıkıştırma için gerekli olan teorik gücü hesaplayınız.