气体或蒸汽压缩循环.pptx

1 气体或蒸汽压缩循环 Gas or vapor compression cycle 第7章 气体或蒸汽压缩循环 第1页/共52页 压气机：用来压缩气体的设备。 气体经压气机消耗机械能被压缩，压力升高，称为压缩气体。 压缩气体用途：各种气动机械的动力、颗粒物料气力输送、大中型内燃机的高压空气启动，冶金炉鼓风、高压氧舱、制冷工程以及化学工业中对气体或蒸汽的压缩等。 第2页/共52页 压气机的作用及分类 工作原理及构造 活塞式(往复式) 离心式 轴流式 叶轮式 压力范围 通风机 鼓风机 压缩机 引射式 稳定流动 压缩循环为开式循环 第3页/共52页 7-1 活塞式气体压缩循环 第4页/共52页 单级活塞式气体压缩循环 第5页/共52页 特点：流量小，增压比π(π = p2／p1)大 三个阶段：吸气过程，压缩过程，排气过程 理论压气过程：忽略余隙容积，可逆，无压力损失 （1）工作原理 1.绝热压缩 2.定温压缩 3.多变压缩 第6页/共52页 (2)气体压缩循环的理论耗功 过程f-1, 2-g：气体被吸入或排出气缸的质量迁移过程，热力状态不发生变化； 1-2：闭口系统的压缩热力过程 压缩过程耗功ws：∫ pdv 压缩循环技术功wt ：∫ -vdp 第7页/共52页 ●特别快，来不及换热 ●特别慢，热全散走 ●实际压气过程 压缩过程分类 第8页/共52页 三种压气过程理论耗功的计算 W =△H- Qn W= -Wt =△H- Qs=H-H1=H-H=Qj-2T-2s-n-j 定压 定温 定压 第9页/共52页 三种压气过程的参数关系 第10页/共52页 某单级活塞式压气机每小时吸入的空气量V1 =140m3/h ，吸入空气的状态参数是p1、t1=27℃，输出空气的压力p2。试按下列三种情况计算压气机所需要的理想功率（以kW 表示）：①定温压缩；②绝热压缩（设）；③多变压缩（设）。 解: (1)定温压缩 (2)绝热压缩 (3)多变压缩 第11页/共52页 [解] ①多变指数 根据p1V1n= p2V2n，可得： 空气为p1=1bar，T1=323K，V13，按多变过程压缩至p2=8bar，V23。试求：①多变指数；②压气机消耗功；③压缩终点空气温度；④压缩过程中传出的热量。 例题 第12页/共52页 ②压气机的耗功 =1.292(8×0.02-1×0.1)×105/(1.292-1) ③压缩终温 根据p1V1n= p2V2n，可得： 第13页/共52页 ④压缩过程传热量 根据题设可知空气质量m为： 根据能量方程，有： =-5.534 kJ 第14页/共52页 余隙容积对气体压缩循环的影响 第15页/共52页 为了运转平稳，避免活塞与进排气阀碰撞，留有空隙，称为余隙容积Vc 压缩过程 排气，状态未变 残留气体膨胀 进新气，状态未变 余隙比： 工程上一般＝ 1 2 2 3 3 4 4 1 第16页/共52页 余隙容积影响 活塞排量 研究VC对 排气量和Ws的影响 新气量 产气量 有效吸气量 第17页/共52页 VC对产气量的影响 容积效率 π = p2／p1 增压比 第18页/共52页 VC对产气量的影响 讨论： （1）p2/p1 → ，σ ↑,ηv ↓ （2） σ 和n → ，p2/p1 ↑ηv ↓, 情况极限 ηv=0。 容积效率 第19页/共52页 VC对理论耗功的影响 设12和43两过程n相同 余隙对耗功不影响，但会影响容积效率。 第20页/共52页 三台空气压缩机的余隙容积比均为6%，进气状态均为，27 ℃ ，出口压力为，但压缩过程的指数分别为：n1、n2、n3=1,试求各压气机的容积效率（假设膨胀过程的指数和压缩过程相同）。 解： 第21页/共52页 某单级活塞式压气机，其增压比为7，活塞排量为3 ，余隙比为0.06 转速为750r/min(每分钟转数)，压缩过程多变指数为。求（1）容积效率；（2）生产量（ kg/h ）；（3）理论消耗功率（kW）；（4）压缩过程中放出的热量。已知吸入空气参数为p1，t1 = 20 ℃ ，cv=0.718kJ/(k·kg)。 解： 由题意Vh3， π = 7 ， ， （1）容积效率 （2） 生产量 第22页/共52页 （3） （4） 第23页/共52页 气体多级压缩及级间冷却 减小气体压缩过程中多变指数n： （1）水套冷却 （2）多级压缩及级间冷却 低压气缸 等温线 第24页/共52页 多级压缩及级间冷却装置