9章 压气机的热力过程

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 压缩机的热力过程,第一节 单级活塞式压缩机的工作原理,第二节 单级活塞式压缩机所消耗的机械功,和容积效率,第三节 双级活塞式压缩机的工作过程,第四节 叶轮式压气机,工作原理：,活塞式、叶轮式和引射式,出口压力：,压气机、鼓风机、通风机,1.,熟练掌握单级活塞式压缩机的工作原理、作,功分析和容积效率,2.,熟练掌握双级活塞式压缩机的工作过程和作,功分析,3.,了解叶轮式压气机作功过程及特点,基本要求,：,8.1,单级活塞式压缩机的工作原理,一、结构简图,主要部件：,1,、活塞,2,、气缸,3,、滤清器,4,、吸、排气阀,5,、散热肋片,空气进口,排入空气瓶中,p,V,P,b,空气瓶压力,4,1,2,3,V,0,图,9-1,单级活塞式压缩机示功图,p,2,1,V,1,-V,4,V,0,4,V,V,s,3,二、工作过程,1,、吸气过程,4-1,2,、压缩过程,1-2,3,、排气过程,2-3,4,、余隙容积内压缩空气的膨胀过程,3-4,图中,2-3,和,4-1,不是状态变化，而是表示气缸内气体质量的变化。,P,V,T,s,1,1,2,2,2”,2”,P,1,P,2,P,2,P,1,2,2,图,9-2,三种压缩过程图示,1-2,定温过程,1-2”,绝热过程,1-2,多变过程,8.2,单级活塞式压缩机所消耗的机械功和容积效率,图,9-2,单级理想压缩机,p-V,图,p,2,p,p,1,0,V,2”,V,2,1,V,2,2”,6,2,v,4,3,2,5,5,5”,V,1,定温,多变,绝热,一、压缩机工作过程的作功分析,技术功,压缩机所需的功,Wc,1,、可逆定温压缩,2,、可逆绝热压缩,3,、可逆多变压缩,1kg,工质,图,9-2,单级理想压缩机,p-V,图,p,2,p,p,1,0,V,2”,V,2,1,V,2,2”,6,2,v,4,3,2,5,5,5”,V,1,定温,多变,绝热,对压缩机而言，示功图,p-V,图所包围的面积表示压缩机的耗功，从,p-V,图可以看出,定温压缩耗功最少,，,而,绝热压缩所消耗的机械功最大。,因此对压缩机应加强冷却，不仅减少耗功，而且保证润滑条件。,图,9-3,有余隙容积压缩机示功图,p,2,1,V,1,-V,4,V,0,4,V,V,s,3,二、容积效率,1,、有余隙容积存在时，对,W,c,及供气量的影响,图,9-3,有余隙容积压缩机示功图,p,2,1,V,1,-V,4,V,0,4,V,V,s,3,有余隙容积时，压缩机耗功,式中，,V,1,-V,4,=mv,1,m,为有余隙容积时时进入气缸的气体质量,压缩,1kg,气体所消耗的功为：,无余隙容积时，压缩,1kg,气体所消耗的功为：,有余隙容积和无余隙容积时，压缩,1kg,气体所消耗的功是相同的,2、容积效率：,p,2,1,V,1,-V,4,V,0,4,V,V,s,3,容积效率：,有效吸气体积与气缸工作体积之比。,有效吸气体积：,V,1,-V,4,气缸工作体积,：,V,s,=V,1,-V,0,增大时，容积效率降低；,提高时，容积效率也降低。,容积效率：,称为压缩机的余隙比,称为压缩机的增压比,3）对于压力较高的情况，一般采用双级压缩和中间冷却。,V,s,V,0,V,p,V,吸,p,2,p,b,3,4,2,1,图,9-4,增压比对容积效率的影响,2,4,3,P,2,3”(2”),P,2,”,3、相同的余隙容积，增压比对容积效率的影响,1,）,V,吸,，,v,，,当,增加到某一数值时，,V,吸,=0,，,v,=0,。,2,）当,，,p,2,，压缩终温,t,2,，为保证润滑，要求,t,2,160,C,，,7,=2-6,。,一、工作原理及简图,图,9-5,双级活塞式压缩机示意图,冷却水,8.3,双级活塞式压缩机的工作过程,p,3,0,p,2,p,1,1,3,4,2,5,2,多变过程,定温线,3,3,二、双级活塞式理想压缩机,p-V,图,双级压缩,省功,而且,压缩终温较低,，,有利于润滑,。,单级压缩：面积,012340,p,1,p,3,：,双级压缩：面积,0122340,p,V,图,9-6,双级活塞式压缩机,p-V,图,三、双级活塞式压缩机的耗功及最佳增压比,压缩,1kg,气体所消耗的功,最有效的冷却：,T,2,=T,1,即,p,1,v,1,=p,2,v,2,耗功最小，则两级增压比应相同，这个增压比称为,最佳增压比,。,采用最佳增压比，且有效冷却，则各级耗功相同，每一级均为,m,级压缩，最佳增压比为,图,9-7,双级压缩中间冷却,T-s,图,p,2,p,3,T,2,p,1,1,T,1,s,T,3,3,2,2,q,L,q,H,采用最佳增压比进行双级,压缩的,优点,：,1,、省功,2,、各缸负荷均匀,3,、终温相同，各缸散热量相等,例,9-1,某两级压缩、中间冷却的活塞式压缩机。每小时吸入,p,1,=0.1Mpa,，,t,1,=17,的空气,108.5kg,，,可逆多变压缩到,p,3,=6Mpa,。,设各级多变指数为,1.2,，试分析这个装置的工作情况，并与单级多变压缩（,n=1.2,）,至同样增压比时的情况相比较。,解,单级多变压缩时排气温度为,t,3,=300.79,单级压缩时压缩机消耗的功率为,最佳增压比,各级的排气温度为,两级压缩时压缩机消耗的总功率为,第四节 叶轮式压气机,优点：流量大、气体能无间歇地连续流进流出,径流式（即离心式）,轴流式,机械能,增加动能,压力增加,叶片,扩压管,任意工质、任意绝热过程,12,：理想气体可逆绝热压缩,T,s,P,1,P,2,1,2,12,：不可逆绝热压缩,2,2,T,s,P,1,P,2,1,2,理想气体的焓是温度的单值函数,q,p,=,h=T-s,图,过程曲线下的面积,=,面积,43254,面积,43264,3,4,5,6,=,面积,52265,压缩机的绝热效率,12,：可逆绝热压缩,=,面积,063452180-,面积,063180,=,面积,345213,12,：不可逆绝热压缩,=,面积,063452290-,面积,063180,=,面积,435213+,面积,82298,=,面积,82298,1.,单级、双级活塞式压缩机的基本概念,1,）余隙容积,V,0,、,有效吸气体积,V,1,-V,4,、,气缸工作体积,Vs,、,余隙比 、增压比 、最佳增压比,2,）容积效率,3,）压缩机工作过程的,P-V,图、,T-S,图,2.,单级、双级活塞式压缩机的工作原理和作功分析,1,）三种压缩方式耗功比较（定温、绝热、多变过程）,2,）余隙比、增压比 和容积效率的相互关系,3,）单级、双级活塞式压缩机的作功分析计算,3.,了解叶轮式压气机的工作过程及特点,本章小结：,