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1、第八章 压气机的热力过程 Processes in Compressor 压气机是生产压缩气体的设备， 它不是动力机，而是用消耗机械能来 得到压缩气体的一种工作机。 压气机： 通风机（0.01MPa) 鼓风机（0.010.3MPa) 压气机（0.3MPa) 压气机的分类： 按工作原理和构造来分： 活塞式压气机 叶轮式压气机 特殊引射式压缩器 按压缩气体压力范围来分： 收缩器 静叶片动叶片 扩压器 轴流式压气机结构示意图轴流式压气机结构示意图 机壳 转子 止推轴承 支撑轴承 联轴器轴端密封 进口导向叶片 轴流式压气机结构示意图 扩压管 离心式压气机结构示意图离心式压气机结构示意图 进气室 进气口
2、 叶 轮 蜗壳 出气口 出口扩压器 主轴 出口扩压器 离心式压气机结构示意图 空气滤清器 进气阀气 缸活 塞 散热片排气阀 单级活塞式压气机结构示意图单级活塞式压气机结构示意图 单级活塞式压气机结构示意图 喷管混合室扩压管 高压工作流体 被引射流体 引射式压缩器引射式压缩器引引 射射 器器 引射式压缩器引射器 81 单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量 一、工作原理 注意：压气机生产量通常用单位时间里生产气体的标准 立方米表示，不同于进气或排气状态。 0-1：吸气，增加，状态不变， 传输推动功p1v1 1-2：压缩，不变，升压升温， 耗功 2-3：排气，减少，状态不变， 传输推动功p2v2 P
3、 V T s 1 1 2 2 2” 2” P1 P2 P2 P1 2 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 二、压气机的理论耗功量 压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，压气机耗功 应以技术功计。 压气机耗功 V 1 2 a b p V V2 p2 0 活塞式压气机的理论压缩耗功 对于理想气体: wC取决于初、终态及过程特征 1.绝热压缩 2.等温压缩 3.多变压缩 讨论： a） 理想压缩是 等温压缩 b）通常为多变压缩, 1n 思考题： 自行车压力通常应维持在0.25MPa左右，用 手动打气筒向轮胎充气时用湿毛巾包在打气筒 外壁，会有什么后果？
4、 三、压气机的实际耗功（压气机的效率） 1.压气机的实际耗功 对于理想气体 1 2s p1 p2 s T 2 2.压气机的绝热效率 压气机的实际耗功 82 余隙容积的影响 一.余隙容积clearance volume 产生原因 布置进、排气结构 制造公差 部件热膨胀 几个名词： 气缸工作容积(活塞排量) Vh=V1V3 余隙容积 Vc=V3 有效吸气容积Ves=V1V4 余隙容积比 =Vc/Vh V h 生产过程： 1-2 质量m1气体压缩：p1p2 2-3 气体排向储气罐 3-4气体膨胀p2 p1 4-1气体吸入气缸 生产量(每周期)： V h 二、余隙容积对生产量的影响 容积效率（volu
5、metric efficiency） 讨论： 三、余隙容积对理论耗功的影响 单位产气量的理论耗功 即：余隙对单位产气量的理论耗功无影响 即余隙对理论耗功无影响（压缩同样数量的气体，必须 使用较大气缸的机器，实际上还是使耗功增大）。 归纳： 余隙存在使 1）生产量下降 2）实际耗功增大 有害容积 84 多级压缩和级间冷却 一、多级压缩 分级压缩（multistage compression） ， 级间冷却（intervening cooling ） 。 工程上需要高压气体， 但压缩过程中随 p 升高 T 升高；V 下降。为使 二、双级活塞式理想压气机 p-V 图 双级活塞式压气机p-V和T-S图
6、 24 三、理论耗功分析 1 n 低压缸 a p 中冷器 3 n 高压缸 2 每生产1 kg压缩气体： 令 推广：若m级，则 讨论： 1）按选择各级中间压力，优点： a. 各级耗功相等 （总耗功有利于曲轴平衡 b. 各缸终温相同 小于不如此分配时 各缸终温中最高者，有利于润滑油工作及使可靠 性增加。 c. 各级散热相同 各中冷器散热相等 ） d. 各缸按比例缩小 e. 对提高整机容积效率v 有利 2）若分级m，则趋于定温压缩但由 于体积庞大，系统复杂，可靠性下降， 一般2-4级。 3）定温效率(isothermal efficiency) 活塞式压气机把0.1MPa，298K的空气加压到2.5MP。 试分 别按单级压缩和二级压缩，中间冷却，计算压气机容积效率及 各缸终温。已知 解：单级压缩 二级压缩，中间冷却 若取 若取 85 叶轮式压气机的工作原理 与活塞式压气机相比，叶轮式压气机结构紧凑，输 气量大，输气均匀且运转平稳，效率高。缺点是增 压比小。 叶轮式压气机分为离心式与轴流式两种型式。 一、叶轮式压气机工作原理 叶轮式压气机热力学分析 实际多耗功 绝热压缩过程：流量大，运转快，难冷却。 理论耗功 实际耗功 绝热内效率 对理想气体
