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1、第五章 空氣機械,概述 基本理論 離心式送風機與壓縮機 軸流式送風機與壓縮機 迴轉式送風機與壓縮機 往復式送風機與壓縮機 真空泵 風力機,5.1 概述,空氣動力機械 空氣原動機械,空氣動力機械,空氣動力機械：空氣動力機械為對空氣施加能量，使其壓力提高或速度增加的機械，如風扇（fan）、鼓風機（blower）、壓縮機（compressor）及真空泵（vacuum pump）。,空氣原動機械,空氣原動機械：空氣原動機械為將空氣本身的速度及壓力能，轉換成動力的機械，如空氣輪機（air turbine）、風力機（wind turbine）等。,空氣動力機械依使用壓力分類,風扇：0.1kgf/cm2以下
2、（1m水柱以下） 鼓風機 ：0.11kgf/cm2之間 （110m水柱） 壓縮機 ：1kgf/cm2以上（10m水柱以上） 真空泵：從低於大氣壓處將氣體抽出,空氣動力機械依壓力產生分類,輪機式：軸流式及離心式（多翼式、徑向式及輪機式） 排量式：往復式及迴轉式（魯氏、滑動葉及螺旋）,送風機及壓縮機之分類 (1/2),送風機及壓縮機之分類 (2/2),送風機及壓縮機之適用範圍,5.2 基本理論,標準狀態 壓力單位換算 送風機靜壓、動壓及總壓 動力與效率,標準狀態,標準狀態：若大氣壓力為760mmHg、溫度為20 、相對濕度為75%及密度為1.2kg/m3，則稱為空氣之標準狀態。,壓力單位換算,送風
3、機靜壓、動壓及總壓,靜壓 ps：平行於流動氣體的物體表面所承受之壓力 (mmAq, kgf/cm2, kgf/m2),動壓pd：由流體的速度所產生之壓力 (mmAq, kgf/cm2, kgf/m2),總壓pt：靜壓及動壓之和 (mmAq, kgf/cm2, kgf/m2),送風機的壓力上升,送風機進氣、排氣的動壓,pd1：送風機進氣之動壓 (kgf/m2),pd2：送風機排氣之動壓 (kgf/m2),：送風機進氣之比重量 (kgf/m3),V1：送風機進氣之平均流速 (m/s),V2：送風機排氣之平均流速 (m/s),：送風機排氣之比重量 (kgf/m3),送風機進氣、排氣的總壓,pt1：送
4、風機進氣之總壓 (kgf/m2),pt2：送風機排氣之總壓 (kgf/m2),ps1：送風機進氣之靜壓 (kgf/m2),ps2：送風機排氣之靜壓 (kgf/m2),送風機的總壓,pt：送風機之總壓 (kgf/m2),送風機的靜壓,ps：送風機之靜壓 (kgf/m2),送風機的壓力比,pr：送風機之壓力比,送風機的壓力頭,h：送風機之壓力頭 (m),空氣之比容,v：空氣之比容 (m3/kgf) ，與熱力學上之定義有些差異(單位),依壓力比分類,壓力比小於1.03 ，氣體可視為不可壓縮。 壓力比在1.031.07間 ，氣體已有壓縮性。 壓力比高於1.07 ，氣體依壓縮過程而定。,壓力比小於1.0
5、3 (1/2),Lt：理論總壓空氣功率 (kW),Ls：理論靜壓空氣功率 (kW),Q1：進氣狀態下的風量 (m3/min),壓力比小於1.03 (2/2),ps1：送風機進氣之靜壓 (kgf/m2),ps2：送風機排氣之靜壓 (kgf/m2),pd1：送風機進氣之動壓 (kgf/m2),pd2：送風機排氣之動壓 (kgf/m2),pt：送風機之總壓 (kgf/m2),ps：送風機之靜壓 (kgf/m2),壓力比在1.031.07間,k：比熱比 (specific heat ratio),總壓效率及靜壓效率,L：實際的軸動力 (kW),：總壓效率 (%),：靜壓效率 (%),壓力比大於1.07
6、 (高壓力比),絕熱壓縮 等溫壓縮 多變壓縮,各種壓縮過程的 p-v 圖,絕熱壓縮過程的 p-v 圖,絕熱壓縮過程之功 (1/2),絕熱壓縮過程之功 (2/2),p：壓力 (kgf/m2),v：比容 (m3/kgf),下標1：進氣,c：常數,wad：壓縮機對單位重量氣體所作之功 (kgf-m/kgf),k：比熱比,下標2：排氣,絕熱壓縮過程之理論絕熱功率 (1/4),絕熱壓縮過程之理論絕熱功率 (2/4),Lad：絕熱理論功率 (kW),Q：進氣量 (m3/min),：進氣比重量 (kgf/m3),絕熱壓縮過程之理論絕熱功率 (3/4),絕熱壓縮過程之理論絕熱功率 (4/4),G：進氣量重量
7、(kgf/min),R：氣體常數 (kgf-m/kgf-K),T1：進氣溫度 (K),絕熱壓縮過程之平均有效絕熱壓力,pead：平均有效絕熱壓力 (mean effective adiabatic pressure ) (kgf/m2),絕熱壓縮過程之絕熱揚程 (1/2),had：絕熱揚程 (adiabatic head) (m),絕熱壓縮過程之絕熱揚程 (2/2),絕熱壓縮過程之總絕熱效率,：總絕熱效率 (overall adiabatic efficiency) (%) ， 0.60.85,L：實際軸動力 (kW, ps),等溫壓縮過程的 p-v 圖,等溫壓縮過程之功 (1/2),等溫壓縮
8、過程之功 (2/2),p：壓力 (kgf/m2),v：比容 (m3/kgf),c：常數,wis：壓縮機對單位重量氣體所作之功 (kgf-m/kgf),下標1：進氣,下標2：排氣,等溫壓縮過程之理論等溫功率,Lis：理論等溫功率 (kW),Q：進氣量 (m3/min),G：進氣量重量 (kgf/min),R：氣體常數 (kgf-m/kgf-K),T1：進氣溫度 (K),等溫壓縮過程之平均有效等溫壓力,peis：平均有效等溫壓力 (mean effective isothermal pressure ) (kgf/m2),等溫壓縮過程之等溫揚程 (1/2),his：等溫揚程 (isothermal
9、 head) (m),等溫壓縮過程之等溫揚程 (2/2),等溫壓縮過程之總等溫效率,：總等溫效率 (overall isothermal efficiency) (%) ， 0.50.7,L：實際軸動力 (kW, ps),各種壓縮過程的 p-v 圖,多變壓縮過程之功 (1/2),多變壓縮過程之功 (2/2),p：壓力 (kgf/m2),v：比容 (m3/kgf),下標1：進氣,c：常數,wpol：壓縮機對單位重量氣體所作之功 (kgf-m/kgf),n：多變指數,下標2：排氣,多變壓縮過程之理論多變功率 (1/4),多變壓縮過程之理論多變功率 (2/4),Lpol：多變理論功率 (kW),Q：
10、進氣量 (m3/min),：進氣比重量 (kgf/m3),多變壓縮過程之理論多變功率 (3/4),多變壓縮過程之理論多變功率 (4/4),G：進氣量重量 (kgf/min),R：氣體常數 (kgf-m/kgf-K),T1：進氣溫度 (K),多變壓縮過程之平均有效多變壓力,ppol：平均有效多變壓力 (mean effective polytropic pressure ) (kgf/m2),多變壓縮過程之多變揚程 (1/2),hpol：多變揚程 (polytropic head) (m),多變壓縮過程之多變揚程 (2/2),各壓縮過程之比較 (1/2),絕熱壓縮與等溫壓縮為理論上之壓縮過程。
11、在實際的壓縮機中皆為多變過程。,各壓縮過程之比較 (2/2),對於冷卻效果良好的壓縮機，如往復式壓縮機等，壓縮過程介於絕熱與等溫過程之間，即1k。,空氣機械之體積效率,：體積效率 (%),G：排氣重量 (kgf/min),：進氣重量 (kgf/min),空氣機械之機械效率,：機械效率 (%),L：外界輸入之軸動力 (kgfm/s, kW, ps),Lm：機械損失 (kgfm/s, kW, ps),Li=L-Lm：內動力，實際氣體所獲得之動力 (kgfm/s, kW, ps),多變壓縮過程之實際功 (1/3),下標1：進氣,wi：單位重量氣體所獲得之功 (kgf-m/kgf),下標2：排氣,h：
12、單位重量氣體之焓 (kgf-m/kgf),cp：等壓比熱 (kgf-m/kgf-K),T：氣體溫度 (K),多變壓縮過程之實際功 (2/3),多變壓縮過程之實際功 (3/3),R：氣體常數 (kgf-m/kgf-K),n：多變指數,k：比熱比,多變壓縮過程之內功率,Li：內功率 (kW),多變壓縮過程之等溫效率,：等溫效率 (isothermal efficiency) (%),多變壓縮過程之絕熱效率,：絕熱效率 (adiabatic efficiency) (%),多變壓縮過程之多變效率,：多變效率 (polytropic efficiency) (%),絕熱效率、多變效率與壓力比之關係,絕
13、熱效率、多變效率與壓力比之關係圖,空氣機械之總效率,：總效率 (%),：機械效率 (%),：體積效率 (%),：水力效率 (%),溫度上升 (1/2),T2th：絕熱過程的理論排氣溫度 (K),溫度上升 (2/2),：絕熱效率或絕熱溫度效率(%),無中間冷卻之多段壓縮,無中間冷卻之多段壓縮所需之總揚程 (1/2),：多變和絕熱揚程之差與絕熱揚程之比,無中間冷卻之多段壓縮所需之總揚程 (2/2),：無中間冷卻，多段壓縮過程所需之總揚程 (kgf-m/kgf),f：實際多段過程，若段數為z時，其揚程增加之比值,有中間冷卻之多段壓縮,有中間冷卻之多段壓縮所需之總揚程 (1/3),有中間冷卻之多段壓縮
14、所需之總揚程 (2/3),有中間冷卻之多段壓縮所需之總揚程 (3/3),z：段數,：有中間冷卻，多段壓縮過程所需之總揚程 (kgf-m/kgf),有中間冷卻之多段壓縮所需之總絕熱壓縮功率,Q：進氣量 (m3/min),Ladz：有中間冷卻，多段壓縮過程所需之總絕熱壓縮功率 (kW),5.3 離心式送風機與壓縮機,離心式風扇 離心式鼓風機 離心式壓縮機,單吸式離心式風扇,離心式風扇葉片與回轉方向夾角,前傾式葉輪,多翼風扇機,多翼風扇機之葉輪及殼套,後傾式葉輪,輪機風扇機,輪機風扇機葉輪,徑向式葉輪,徑向風扇機,多段式鼓風機構造圖,回流導葉片,不同週速之葉片形狀,水套冷卻離心式壓縮機,中間冷卻離心
15、式壓縮機,等溫壓縮機,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.8.2120.8.21Friday, August 21, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。10:39:1210:39:1210:398/21/2020 10:39:12 AM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.2110:39:1210:39Aug-2021-Aug-20 4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。10:39:1210:39:1210:39Friday, August 21, 2020 5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.8.2120.8.2110:39:1210:39:12August 21, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020
