青岛大学工程热力学chapterof10.ppt

Chapter 10 Gas compression 气体的压缩 主讲：张金翠 TelE-mail: zjc0404@163.com Chapter 10 Gas compression 气体的压缩 概述 §10-1 压气机的工作原理 §10-2 压缩过程热力学分析 §10-3 余隙容积的影响 §10-4 多级压缩及中间冷却 §10-5 引射器（自学） Introduction概述 Introduction概述 压气机分类： 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 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 §10-1 Operating principle of compressor压气机的工作原理 一、Single-stage piston compressor 单级活塞式压气机 二、Impeller compressor 叶轮式压气机 一、Single-stage piston compressor 单级活塞式压气机 0-1：吸气，传输推动功p1v1 1-2：压缩，耗外功 2-3：排气，传输推动功p2v2 二、Impeller compressor 叶轮式压气机 §10-2 Thermodynamic analysis of compression processes 压缩过程热力学分析 一、压缩过程中气体的状态变化 二、压缩过程中与外界交换的热量和功量 一、压缩过程中气体的状态变化 二、压缩过程中与外界交换的热量和功量 二、压缩过程中与外界交换的热量和功量 §10-3 Influence of clearance volume余隙容积的影响 一、相关概念 二、余隙对排气量的影响 三、余隙对理论压气轴功的影响 一、相关概念 二、余隙对排气量的影响 二、余隙对排气量的影响 P2/p1对ηv的影响 三、余隙对理论压气轴功的影响 §10-4 Multistage compression with intercooling 多级压缩及中间冷却 一、系统组成 二、级间压力的确定 一、系统组成 二、级间压力的确定 1、多级压缩压气机消耗的总功量 分析 二、级间压力的确定 2、最有利的分级增压比 思考题：各级排气温度的关系？ 多级压缩的优点： Application 1、例题10-1 2、压气机若已实现等温压缩，是否还有必要进行分级压缩，中间冷却，为什么？ 3、空气在轴流压缩机中被压缩，压力比为4.2，初、终态温度分别为30℃和270℃。若空气比热容取为定值，cp=1.005kj/(kg.k)。试计算压气机的绝热效率及压缩过程气体的熵变和过程作功能力的损失（t0=20 ℃ ） Qingdao University ，Engineering Thermodynamics（工程热力学） 压气机耗功 Centrifugal compressor axial-flow compressor 1.绝热压缩 2.等温压缩 3.多变压缩 1.绝热压缩 2.等温压缩 3.多变压缩 Q=0 2、Clearance fraction 余隙百分比 C 3、Swept volume活塞排量 V1 -V3 1、Clearance volume 余隙容积 V3 容积效率ηv Volumetric efficiency a. C↑时， ηv ↓ b.C一定时，随p2/p1的增加， ηv ↓ 随p2/p1的增加， ηv逐渐减小；当p2/p1达到某一极限值时，压缩线与膨胀线重合，压气机不能正常工作。 若想获得较高压力，必须采用多级压缩（Multistage compression） ☆ 压缩同量气体耗功并不增加； ☆ 余隙的存在使进气量减小，压缩同量气体，需采 用气缸较大的设备。 工程上需要高压气体，但压缩过程中随p升高、T升高， ?v 下降。为使： 分级压缩， 级间冷却。 省功 1、采用多级压缩后，降低了排气温度，节省了耗功。 2、分级越多，理论上的耗功越少 3、分级越多，设备越复杂，难以实现，一般分为2~4级 1、各级的排气温度相等 2、各级消耗轴功相等 3、各级所放出的热量相等 （各级温升相等） 4、分级压缩可提高容积效率ηv Qingdao University ，Engineering Thermodynamics（工程热力学）