工程传热学-第八章压气机的压气过程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第八章,压,压气机,(,gas compressor),的压气过程,8-1,压气机的压,气,气过程,压气机从结,构,构上可分为,两,两大类，一,种,种是直接对,气,气体做功，,使,使其,v,减小，,p,增高，如活,塞,塞式（,pistontype,）,）、,转子式（,rotortype）,压气机就属,于,于此类，另,一,一种是先使,气,气体流速提,高,高再利用扩,压,压管进行扩,压,压，达到使,气,气体压力提,高,高的目的，,离,离心式（,centrifugal type,）、,轴流式（,axialflow,）,压气机即属,于,于这一类型,的,的压气机。,按能量转变,的,的观点看，,各,各种压气机,的,的压气过程,都,都基本上相,同,同，在稳定,工,工况时，都,可,可按,稳态稳流,进行分析。,qhw,s,w,s,-vdp,为图中过程,线,线左侧面积,轴功计算,1,定熵压缩(,过,过程1-2,s,),2定温压缩(,过,过程1-2,T,),3多变压,缩,缩(过程1-2,n,),8-2,活,活塞式压,气,气机的压气,过,过程,1进气过,程,程4-1,2压缩过,程,程1-2,3排气过,程,程2-3,4膨胀过,程,程3-4,有效容积,（,active volume）,：,工作容积,（,stroke volume,）,：,余隙容积,（,clearancevolume,）,：,V,3,压气功计算,设单级活塞,压,压气机中压,缩,缩过程与膨,胀,胀过程的多,变,变指数n相,同,同。,余隙容积对,压,压气功的影,响,响,设单级活塞,压,压气机中压,缩,缩过程与膨,胀,胀过程的多,变,变指数n相,同,同：,结论：将相同数量,的,的气体压缩,到,到同一压力,，,，压气机消,耗,耗的功量与,无,无余隙时相,同,同。或者说,压气机压气,功,功量在有无,余,余隙时都相,同,同。,余隙容积对,排,排气量的影,响,响,容积效率,（,volumetricefficiency）,：,结论：当多,变,变指数,n,一定时，,容积效率取,决,决于余隙比,和,和增压比,（,Thevolumetricefficiencydepends on the,clearanceratio and compressionratio,）,。所以应尽,量,量减小余隙,比,比，同时单,级,级压缩增压,比,比不宜过高,，,，,一般不超过10-12,，同时，,从,从压缩终了,温,温度考虑增,压,压比也不宜,过,过高,。,8-3,多级压缩,(,multistagecompression),理论上级数,越,越多，越趋,于,于近于定温,压,压缩,，耗功越少,，,，但级数太,多,多，机构复,杂,杂，造价高,，,，阻力大，,故,故一般不超,过,过四级。,目的：获取,高,高增压比的,高,高压气体时,，,，增压比不,会,会过高，压,气,气机有较高,的,的容积效率,；,；出口温度,降,降低；耗功,减,减少,。,当,n,1,=n,2,=n,T,1,=T,2,8-4,压,压气机效率,实际压气机,的,的压气过程,中,中总是存在,摩,摩擦、扰动,等,等一些不可,逆,逆因素。因,此,此,实际压气机,的,的压气过程,要,要比理想的,可,可逆压气过,程,程消耗更多,的,的功,。通常用压,气,气机效率来,说,说明实际压,气,气机中不可,逆,逆因素的影,响,响。,如果压气机,不,不采用冷却,措,措施，可以,认,认为压气过,程,程是绝热过,程,程，定义压,气,气机的,绝热效率,为：,一般，轴流,式,式及离心式,压气机的绝,热,热效率在,0.800.90之,间,间。,T,s,1,2,s,2,如果压气机,采,采用冷却措,施,施，则可以,假,假想理想的,压,压气过程是,可,可逆定温过,程,程，并定义,压,压气机的,定温效率,为：,只要知道压,气,气机定温效,率,率便可利用,可,可逆定温过,程,程的轴功计,算,算实际采用,冷,冷却措施的,压,压气机所消,耗,耗的轴功。,功率计算,功率：,质量流量：,例,8-2,有一台活塞,式,式空气压缩,机,机，其余隙,比,比为0.05，进气压,力,力0.1,MPa、,温度25,，,，压缩后压,力,力为0.6,MPa。,设压缩过程,的,的多变指数,为,为1.25,，,，试求压气,机,机的容积效,率,率。又若压,缩,缩终了压力,提,提高到1.6,MPa，,问此时容积,效,效率为多少,？,？,解：,当,p,2,=0.6Mpa,时：,v,=0.84,当,p,2,=1.6Mpa,时：,v,=0.59,例8-3,上,上例中,为,为把0.1MPa、25的空气,压,压缩到1.6MPa，,现,现采用一个,有,有中间冷却,器,器的两级压,气,气机。设压,缩,缩过程多变,指,指数为1.25，余隙,比,比为0.05，试求容,积,积效率及压,气,气机消耗的,轴,轴功。,两级,：,：,单级,：,：,例,8-4,有一,台,台轴,流,流式,压,压气,机,机，,把,把空,气,气从0.1,MPa,压缩,到,到0.8,MPa。,设压,缩,缩过,程,程为,（,（,不可,逆,逆,）的,绝,绝热,过,过程,，,，压,气,气机,的,的绝,热,热效,率,率为0.8。,空,空气,的,的初,始,始温,度,度为17,，,试,试求,压,压缩,终,终了,的,的温,度,度。,T,s,1,2,s,2,作业,8-1,8-4,8-5,8-2,8-3,8-6,8-7,