章压气机的热力过程详解.ppt

第九章 压气机的热力过程 9-1 单级活塞式压气机的工作原理和 理论耗功量 9-2 余隙容积的影响 9-3 多级压缩和级间冷却 9-4 叶轮式压气机的工作原理 本章作业 9-1 单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量 一、工作原理 二、压气机的理论耗功 2 理论耗功 9-3 多级压缩和级间冷却 基本原理： 分级压缩中间冷却的优点 省去与面积2-2’-3-3’-2相当的压缩功； 压气过程中气体的最高温度降低，使工作安全性能提高； 每一级压气过程的增压比降低，提高容积效率，进而提高了压气机的生产能力 。 活塞式压缩机的评价指标： 9-4 叶轮式压气机的工作原理 叶轮式压气机 分离心式与轴流式等。下面是两种设备的相关设备图。 一、离心式压气机 主要介绍一下其核心部件（转子）及其整体组装图。 1、离心式压气机的转子 2、离心式压气机组装图 二、轴流式压气机 三、叶轮式压气机的工作原理 叶轮式压气机压缩过程的热力学解释： 叶轮式压气机的评价指标： * * 课件目录 pp.281~282 第四版 1、2、3、6、8、12 第八章 习题 单级活塞式压气机 f－1：进气过程； 1－2：压缩过程； 2－g：排气过程。 面积1-2-g-f-1：压缩 过程的耗功。 p g f o V 1 2 V1 V2 p1 p2 图9-1 活塞式压气机示功图 压气机耗功应以技术功的绝对值计： 分析右图可得： g f o vl p1 1 p p2 2T 2n 2s 2T 2n 2s 1 p1 p2 o T s j m n 图9-2 压缩过程的p-v图和T-s图 9-2 余隙容积的影响 容积效率： 1 生产量 π↑,ηV↓; Vc/Vh↑, ηV↓。 显然，当π或Vc/Vh 增大到某一值时，可能使 ηV＝0。 p V o f g 1 2 3 4 V=V1-V4 Vh=V1-V3 Vc 6 V4-V6 图9-3 有余隙容积时的示功图 (9-1) 余隙容积的存在使得气缸里面一直有一部分气体在经历压缩和膨胀过程。如果这两个过程可近似为可逆且有相同的多变指数，那么这部分气体的作功量和耗功量将相互抵消。即：相对于单位质量的产出气体，压气机耗功量仍为： 虽对压缩定量气体的理论耗功 无影响，但使容积效率降低。 (9-2) 曲轴 低压气缸 高压空气出口 冷却水入口 冷却水出口 冷却器 高压气缸 空气滤清器 图9-4 两级压缩、中间冷却压气机示意图（a） 用于活塞式压气机的中冷、后冷却器 几种空气过滤器 气体逐级在不同气缸中被压缩，每经过一次压缩以后就在中间冷却器中被定压冷却到压缩前的温度，然后进入下一级气缸继续被压缩。 压气机总的耗功为各级压缩过程的耗功之和。 o V p g f e 1 2’ 2 3T 3 3’ 图9-4 两级压缩、中间冷却压气机示意图（b） 为使压缩机总的耗功最小，应选择最佳中间压力。可以证明：对于两级压缩，其值为始末压力的几何平均数，即各级压缩比相同。这一结论也可推广到多级压缩的情况，设共有m级压缩，则有 1、上述结论成立的条件是什么？ 2、如果考虑余隙容积的影响，那么上述结论还 成立吗？ (9-3) 此时压气机消耗的总功为： 按上述原则选择中间压力还可得到以下有利结果： 1 每级压气机所需的功相等。 2 每个气缸中气体压缩后所达到的最高温度相同。 3 每级向外排热量相等，而且每一级的中间冷却器 向外排热量也相等。 (9-4) 工程常用压气机定温效率 做为活塞式压气机性能的优劣指标，其定义为：当压缩前气体的状态相同、压缩后气体的压力相同时，可逆定温压缩过程所消耗的功 和实际压缩过程所消耗的功 的比值。即： (9-5) 叶轮式压气机的特点： 离心式产量小，压力高。轴流式流量大，压力低。 叶轮式产气量大，每级增压比小，而且容易造成较大的摩擦损失。 1 2T 2s 2’ j m n o s T A 3 5 6 1 2s 2’ p2 p1 m n j o s T 图9-5 叶轮式压气机的压缩过程