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* 第八章 压气机的热力过程 * 　　压气机是生产压缩气体的设备，它不是动力机，而是用消耗机械能来得到压缩气体的一种工作机。压气机中进行的是气体升压过程，不是一个循环。 压气机： * 压缩气体的用途： 动力机、风动工具、制冷工程、化学工业、潜水作业、 医疗、休闲等。 压头高低 通风机—表压0.01MPa以下 鼓风机—表压0.1~0.3MPa 压气机—表压0.3MPa以上 * 压气机分类 按工作原理 ★活塞式—压头高，流量小，间隙生产 ★叶轮式—压头低，流量大，连续生产 * 从热力学观点出发，尽管活塞式和叶轮式的结构和工作原理都不同，但压缩过程中气体的状态变化本质上是一致的。 本章主要内容： 　　以活塞式压气机为重点，分析压缩气体生产过程的热力学特性。 * §8-1 单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量 * 理论压气功(可逆过程) 指什么功 目的：研究耗功，越少越好 活塞式压气机的压气过程 技术功wt * 一、工作原理 f－1：气体引入气缸 1－2：气体在气缸内进行压缩 2－g：气体流出气缸，输向储气筒 　　不是热力过程，只是气体的移动过程，气体状态不发生变化，缸内气体的数量发生变化。 f-1和2-g过程 * (1)特别快，来不及换热。 (2)特别慢，热全散走。 (3)实际压气过程是 可能的压气过程 s T n * 二、压气机的理论耗功量 　　压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，所以压气机耗功应等于压缩过程耗功与进、排气过程推动功的代数和： 压气机耗功 可见压气机耗功以技术功计。 * 二、压气机的理论耗功量 （1）可逆绝热压缩 三种压缩过程耗功量 * （2）可逆多变压缩 三种压缩过程耗功量 * （3）可逆定温压缩 三种压缩过程耗功量 * 三种压气过程的参数关系 * 三种压气过程的技术功 数值最小 重要启示 * §8-2 余隙容积的影响 * 避免活塞与进排气阀碰撞，留有空隙 余隙容积 压缩过程 排气，状态未变 残留气体膨胀 进新气，状态未变 一、活塞式压气机的余隙容积 * 活塞排量 研究余隙容积VC对耗功和产气量的影响 新气量 产气量 有效吸气容积 * 二、余隙容积的影响 (1)生产量： 有效吸气容积： 容积效率： 余隙容积的存在导致Vh不能被全部利用。 π－增压比 * 余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增压比?越大，则容积效率越低，且当?增加到一定值时容积效率为零。 增压比?一定时余隙容积百分比越大，容积效率越低。 * （2）余隙容积VC对理论耗功的影响 设1?2和4?3两过程n相同 功＝面积12341 ＝面积12561－面积43564 * 余隙容积VC对理论压气功的影响 余隙对单位产气量耗功不影响 p1V=mRgT1 * §8－3　多级压缩和级间冷却 单级压缩的不足： (1) n或π较大时，压缩终温高； (2) π较大时，容积效率ηv低； (3) n较大时，耗功大。 采用水套冷却的方法： 可使压缩过程多变指数小些， ①耗功大的问题可以解决； ②压缩终温高得到部分解决； 水套冷却有局限性： 叶轮式压气机中无法采用。 考虑容积效率方面会发现 容积效率低是单级压缩中无法解决的难题。 采用多级压缩和级间冷却可以解决上述三方面的问题。 本节以两级压缩、中间冷却为例对此进行探讨。 * 两级压缩中间冷却分析 有一个最佳增压比 * 1. 耗功量计算 　　设两级压缩的多变指数相同，且 * 　2. 最佳增压比 同理，对于m级压缩、级间冷却： * 　采用最佳增压比的好处 （1）每级压气机所需的功相等，有利于压气机曲轴的平衡； （2）每个气缸中气体压缩后所达到的最高温度相同； （3）每级向外排出的热量相等； （4）各级气缸容积按增压比递减； * 　3.压气机定温效率 　　活塞式压气机无论是单级或多级压缩都应尽可能采用冷却措施，力求接近定温过程。 　　工程上采用压气机的定温效率来作为活塞式压气机性能优劣的指标： * 其他需要注意的地方： 润滑油要求t160~180℃,高压压气机必须分级 * 分级压缩的级数 省功 分级 冷却 降低出口温度 多级压缩达到 无穷多级 (1)不可能实现 (2)结构复杂(成本高) 所以，一般采用 2 ~ 4 级压缩 T 减少余隙容积的影响 答疑安排：D423  周六：上午8:30—11:00 下午3:00—5:00 晚上7:00—9:00 周日：上午8:30—11:00 工程热力学 考试时间： 6月23日下午14:30—16:30 考试地点：