化工热力学第四章4.ppt

化工热力学 第四章 热力学第一定律及其应用 第四节 化工热力学 第四章 热力学第一定律及其应用 第四节 §4-4 气体压缩过程 常用于压缩气体的机械有： （终压＞0.3 ，压缩比＞4） 压缩机 鼓风机（终压0.015～0.3 ， 压缩比＜4） 通风机（终压＜0.015 （表压）） 按运动机构，压缩机分 往复式 叶轮式 一、压缩过程热力学分析 理想压缩过程： 整个过程均为可逆，不存在任何摩擦 损耗，输入的功完全用于压缩气体。 往复式压缩机压缩过程示意图： 排气活门 吸气活门 冲程 活塞 冲程：活塞从一端到另一端的行程距离称为冲程或行程 P v 6 5 1 2c 2a 2b 3 1、恒温压缩过程： 2、绝热压缩过程： 3、多变压缩过程： 图 4—10 往复式压缩机压缩过程示意图 （1MK) 就功的绝对值而言：等温过程压缩功最小，绝热压缩功最大， 多变过程居中（1MK) 二、单级压缩机可逆轴功的计算： 1、等温压缩 理想气体： 2、绝热过程： 理想气体的K 可取： 单原子气体：K =1.667 双原子气体：K=1.40 三原子气体：K=1.333 混合气体的绝热指数 可按下式计算： ——混合气体中某组分的绝热指数 ——混合气体中某组分的摩尔数 由公式可知： 气体压缩过程所耗的理论轴功决定于始温下 绝热指数K和压缩比。 3、多变过程： 4、真实气体压缩功的计算： ⑴、当Z变化不大时： 若压缩机进出口Z 变化不大，可取平均值： ，然后将其看成常数。 等温压缩： 绝热压缩： 多变压缩： ⑵、易液化气体 绝热过程： 多变过程： 例 4—8 设空气的初态压力为0.10814MPa，温度为15.6℃，今 将1kg空气压缩至 （绝压）。试比较可逆等温、绝 热和多变压缩过程（m=1.25）的功耗和终点温度。 [解] 空气在压力较低时可视为理想气体。 （a）等温压缩。 式中 （b）绝热压缩。 从表43—1查得K=1.4，根据式（4—40a），有 根据式（4—39），有 （c）多变压缩。 根据式（4—42a），有 压缩过程终点的温度为 绝热压缩： 多变压缩： 计算结果列表如下： 压缩过程 终温， 功耗， 等温 多变 15.6 235.83 234.6 315.7 375.79 361.44 绝热 从表中数据可见，在1mK的条件下，当压缩比一定时，等温 压缩功最小，终温最低；绝热压缩功最大，终温最高；多变压缩 功和终温介于两者之间。 三、多级压缩功的计算 多级压缩可用适宜的压缩比，并且各级都设有中间 冷凝器，使之更趋近于等温压缩。 多级压缩所消耗的总功，应为各级压缩所消耗功 的代数和，因此可减少总的功耗。 气体的压缩，通常都是采用分级压缩。 下图为多级压缩过程示例： 6 多 级 压 缩 示 意 图 1、汽缸 5、中间冷凝器 2、中间冷凝器 4、汽缸 油水分离器 3 油水分离器 化工热力学 第四章 热力学第一定律及其应用 第四节