工程热力学第9章 压气机的热力过程.ppt

9-0 压气机的分类 压气机——消耗外功使气体升压的设备。 活塞式 按工作原理及构造分 叶轮式 引射式 离心式 按构造，叶轮式压气机又可分为 轴流式 回转容积式 活塞式——适用于高压小排量 轴流式——低压，大排量 按使用场合及适用压力范围，压气机又分： 通风机，P115KPa 鼓风机，115KPaP350KPa 升压机，P350KPa 研究压气机压气过程的目的是通过分析不同 压气过程的耗功，从而找出省功压气的途径。 9-1-1 单级活塞式压气机工作原理 工作过程：（a）吸气（b）压缩（c）排气 理想压气过程：①活塞与气缸塞不存在余隙②压缩过程可逆③气流进出阀门时无阻力损失 则在此条件下的压气过程称为理论压气过程。 压气过程中，压缩终态与初态的压力之比称为 升压比，用符号 表示 9-1-2 理论压气轴功的计算 显然，压气机的轴功即为技术功 一般地，根据压气过程进行 的情况，一般的压气过程 又可分为： 活塞式压气机的压气过程 可能的压气过程 定熵过程→压气过程进行快，来不及与外界进行热交换； 定温过程→有冷却，或压气过程进行的较慢，与外界有充分的热交换； 多变过程→一般压气过程； 实际的压气过程为介于绝热和定温两过程之间的多变过程： P—V图上，由于等温过程线与P轴所围成的面积最小，故等温压缩所消耗的外功最少。 等温压缩耗功 图示， 绝热过程耗功 多变过程耗功 在T—S图上可见， 等温压缩不仅耗功少，而且终温低，故气体压缩应尽可能在等温条件下进行（压缩终温低可避免润滑油的烧结）。 例2 压气机压缩空气，初态 可逆多变压缩至 然后排出，求：多变指数、压缩终温、压 缩过程与外界交换的热量和功量 分析： ①气缸中空气质量 ② ③多变过程， ④多变过程热交换量 ⑤气体与外界交换的容积功 ⑥压气机消耗轴功 9-2-2 余隙容积存在对理论轴功的影响 无余隙容积存在时，即理想压缩过程，其理论轴功为 存在余隙时，轴功 若余隙容积的膨胀过程视为多变过程，则有 若视压气过程和余气膨胀过程的多变指数相等， 即n=n’，则存在余隙时的压气轴功为 则有 可见，不论是否存有余隙，压缩相同排量的气体至同样的增压比，压气机耗功与无余隙时一致，但因存在余隙容积影响，压缩同样排量的气体需采用较大尺寸的气缸。 显然①若保持Vc定值， 随升压比?升高，Ve减少， ?v亦降低； ②存在余隙容积对压 气机工作是不利的， 不论是对压气机尺寸 的要求还是升压比（单级）的提高而言，因为存在余隙容积，单级压气机的升压比通常不超过8~9。 余隙影响例题 例题(1)有余隙影响 余隙影响例题 9-3 多级压缩和级间冷却 9-3-1单级压缩的不足及多级压缩的便利 对于单级压气机，压缩终温 升压比越大，则终温T2亦越大，于是会影响气缸润滑油性能，对压缩不利。且如图所示12’3’为等温线， 123”为单级压缩，使 压力由P1升至P3 而多级压气过程 使压力由P1升至P3可由1-2-2’-3实现，其中2-2’为单级压气后气体定压冷却过程。理论上，等温压缩耗功最省，压气过程越接近于等温过程，其功耗越少。图示的理想压气过程中， 等温过程功耗 单级压缩功耗 多级压缩中间冷却功耗 显然，多级压缩耗功比单级压缩耗功减少， 减少量约等于面积22’33”2。可见，多级压缩中间冷却不仅能够降低压缩终温， 而且压缩至同样的升压比可以减少功耗，在P—V图和T—S图上可表示为： 9-3-2 多级压缩最佳中间压力的确定 以两级压缩为例