工程热力学课件-压气机的热力过程0.pptVIP

压缩空气有大量的需求 消耗动力，制造压缩空气，以供动力工程、冶金、大中型内燃机、风动工具、化工、潜水、医疗等等各类使用。 压缩空气有大量的需求 消耗动力，制造压缩空气，以供动力工程、冶金、大中型内燃机、风动工具、化工、潜水、医疗等等各类使用。 压气机的工作原理和结构分类： 活塞式压气机 叶轮式压气机 特殊引射式压缩器 按动作原理与构造分类： 通风机 表压0.01MPa以下 鼓风机 居于中间值 压气机 表压0.3MPa以上 按压缩气体压力分类： 真实压力=表压力+大气压力 本章主要内容： 　 以活塞式压气机为重点，分析压缩气体生产过程的热力学特性。 从热力学观点出发，尽管活塞式和叶轮式的结构和工作原理都不同，但压缩过程中气体的状态变化本质上是一致的。 第一节 单级活塞式压气机的工作原理 和理论耗功量 (可逆条件下) ◆ f→1：气体引入气缸 ◆ 1→2：气体在气缸内进行压缩 ◆ 2→g：气体流出气缸，输向储 气筒 一、工作原理（过程） ◆ f→1和2→g过程不是热力过程，只是气体的移动过程，气体状态不发生变化，只是缸内的气体发生数量变化。 ◆只有1→2是热力过程。 1→2过程 热力过程，气体的参数发生 变化。 过程耗功量可由图中过程线 1→2与V轴所包围的面积表示。 有两种极限情况： 绝热过程1→2s （快，无传热，有温升） 定温过程1→2T （慢，有传热，无温升） 实际压缩过程1→2n介于其间 （有传热，有无温升） 二、压气机的理论耗功 压气机耗功 压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，所以压气机耗功应等于压缩过程耗功与进、排气过程推动功的代数和，即技术功： 可见，压气机耗功以技术功wc来计。 三种可逆压缩过程耗功量 （1）可逆绝热压缩 （2）可逆多变压缩 （3）可逆定温压缩 三种压缩过程的耗功量比较 ? 绝热压缩温度升高，不利于机器；绝热压缩后比体积大，也不利于储气。 ◆因此，应尽量向等温压缩接近。 第二节 余隙容积的影响 一、余隙容积(加工、安装、材料要求) 当活塞运动到上死点位置 时，活塞顶面与气缸盖间留有 一定的空隙，为余隙容积Vc， Vh为气缸排量： 3→4为余隙容积剩余气体 的膨胀过程（多变过程，此时不能进气）； 4→1为有效进气（4才等于外压力）。 制造公差、冷热胀缩、安装零件 二、余隙容积的影响 （1）生产量 有效吸气容积： 容积效率： 实际吸气量 气缸排量 增压比π 容积效率： 结论： 余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增压比?越大，则容积效率越低，且当?增加到一定值时容积效率为零。 增压比?一定时余隙容积百分比越大，容积效率越低。 （2）理论耗功量： 可见，如果增压比相同，有余隙容积的理论消耗功与无余隙容积时的相同，即：余隙不影响理论功量。 但是余隙容积影响容积效率，浪费空间。 第三节 多级压缩和级间冷却 由前所述，等温压缩最有利，因设法使n接近1。 使用“水套冷却”和“多级压缩级间冷却”方法，就是上述目的。 一、“多级压缩+级间冷却”压气机 低压气缸吸入气体e-1 低压气缸气体压缩1-2 气体排出低压气缸2-f 压缩气体进中间冷却器f-2； 冷却后气体排出冷却器2’-f； 气体在冷却器定压放热2-2’，T2’=T1 冷却后气体进入高压气缸f-2’ 压缩后气体排出高压气缸进入储气筒3-g 高压气缸中气体压缩2’-3 不分级压缩消耗功：e13’ge 分级压缩消耗功：e12fe+f2’3gf 分级压缩可省功：2’23’32（阴影面积） 以此类推，压缩级数越多越接近定温压缩过程。 二、两级压缩、中间冷却分析 耗功量: 设两级压缩的多变指数相同，则 低压缸 高压缸 最佳增压比 令： 则各级增压比 相同，各级耗功相同。 同理，对于m级压缩、级间冷却： 压气机总耗功为： 多级压气机的设计原则与特点 每级压气机所需的功相等，有利于压气机曲轴的平衡 每个气缸中气体压缩后所达到的最高温度相同 每级气缸和冷却器向外排出的热量相等 各级气缸容积按增压比递减 分级压缩使每级压缩比减小，有利于容积效率的提高 压气机定温效率 活塞式压气机无论是单级或多级压缩都应尽可能采用冷却措施，力求接近定温过程。 　　工程上采用压气机的定温效率来作为活塞式压气机性能优劣的指标： 可逆定温压缩消耗功 实际压缩消耗功 第四节 叶轮式压气机的工作原理 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *